基于模态应力恢复的轿车发动机舱盖焊点疲劳寿命分析

建立汽车发动机舱盖焊点有限元模型,并将分析结果与试验模态对比,验证该有限元模型的准确性.分别采用准静态法和模态应力恢复法得到焊点的应力-时间历程;基于Palmgren-Miner线性损伤累积准则和S-N曲线对比评估焊点疲劳寿命,并在模态应力恢复方法中考虑截止频率和结构阻尼对焊点疲劳寿命的影响.与虚拟台架试验的对比结果表明：准静态预测的焊点寿命大于试验寿命,截止频率为200 Hz且结构阻尼为0.06的模态应力恢复结果与试验结果较吻合.基于模态应力恢复法优化设计的发动机舱盖通过耐久路试.     

基于名义应力法的弹性链型接触网疲劳寿命预测

针对高速铁路弹性链型接触网进行接触线疲劳寿命预测分析.利用ANSYS,采用直接积分法对弓网耦合系统进行动态仿真,得到接触线的应力时程;运用雨流计数法得到离散的应力循环,采用应力修正算法得到平均应力为零的疲劳应力谱;通过简化方法估算获得材料S-N曲线,从而计算得到疲劳破坏次数;最终运用线性累积损伤理论预测接触线的疲劳寿命.对比分析接触线不同位置的疲劳寿命值,结果表明:接触线每跨疲劳寿命趋势一致;每跨在吊弦处和定位点处疲劳寿命较低,其中寿命最低值出现在左侧第一根吊弦处,疲劳寿命最低值为20 a左右.结果可为高速铁路弹性链型接触网接触线的实际施工维护和更换周期的确定提供参考.     

基于等效结构应力的铝合金地铁车体疲劳寿命预测

为评估某铝合金地铁车辆的疲劳寿命,采用美国ASME标准中的网格不敏感的主S-N曲线法对该车焊缝进行疲劳寿命预测.用HyperMesh对车体进行有限元建模,并对焊缝处网格细化;用ANSYS计算焊缝处应力;运用自主开发的FE-Weld软件对其进行等效结构应力的计算和疲劳寿命的预测;对疲劳寿命不符合设计要求的结构进行改进和优化,改进后结构的疲劳寿命符合设计要求.网格不敏感的主S-N曲线法具有重要工程应用推广价值.     

前副车架焊缝疲劳分析和寿命优化

为评估前副车架的耐久性能,利用FEMFAT分析某汽车前副车架的疲劳寿命.提出焊缝不同区域单元的尺寸要求和焊缝连接单元的厚度要求,以保证前副车架焊缝的局部应力真实可信;采用S-N法预测焊缝疲劳寿命,计算得到的开裂位置和行驶距离与道路试验吻合良好;通过加强局部结构并重新布置焊缝位置,使前副车架通过耐久试验测试.分析表明:通过规范焊缝的建模要求,根据实际结构设置合适的焊缝类型,可准确预测焊缝的疲劳寿命,指导焊缝布置,优化产品结构.     

疲劳分析软件MSC Fatigue的工程应用

为实现交叉杆的疲劳寿命预测,应用实测载荷和材料数据,进行有限元的应力分析,采用名义应力法,基于MSC Fatigue进行交叉杆的疲劳寿命预测,与交叉杆的实际使用寿命较为吻合.表明基于虚拟疲劳设计软件的疲劳设计方法合理可行,为交叉杆的结构优化设计和疲劳寿命预测提供参考.     

基于概率断裂力学的管道疲劳寿命分析

采用奇异单元模拟裂纹尖端应力场的奇异性,计算裂纹尖端的应力强度因子和张开应力.以概率论为基础,结合确定性疲劳断裂力学估算方法,考虑参数的不确定性和随机性,应用蒙特卡洛模拟法分析管道的疲劳寿命.结果表明：通过J积分计算得到的裂纹尖端张开应力与计算得到的管道工作应力基本相等.采用蒙特卡洛模拟法进行的一定可靠度和置信度下的疲劳寿命预测能反映评定参数的不确定性,较传统的断裂力学计算结果更安全.     

副车架疲劳台架试验的有限元模拟

应用有限元分析法对副车架的疲劳台架试验进行强度和疲劳分析,得到副车架的应力分布图、副车架本体寿命云图和焊点寿命云图. 通过分析,可以预测模拟制动工况的疲劳台架试验中副车架本体及焊点可能出现的强度及疲劳问题.     

基于主S-N曲线法的焊接结构疲劳寿命预测系统开发和关键技术

根据ASME标准的计算公式,开发基于主S-N曲线法的焊接结构疲劳寿命预测软件,其核心是采用网格不敏感结构应力及一条主S-N曲线的方法计算焊接结构的疲劳寿命.系统开发选用面向对象的VC++语言和OpenGL开发库;采用模块化程序设计的思想将系统划分为有限元定义模块、焊缝定义及结构应力计算模块、载荷谱管理及雨流计数模块、主S-N数据管理及疲劳计算模块等4个核心模块;开发专用的接口程序和三维交互界面.该软件系统已在我国轨道交通制造行业中得到良好应用.以某货车车体关键焊缝疲劳寿命计算为典型实例,用软件系统进行车体疲劳寿命评估,计算结果表明该货车焊缝满足设计要求,同时也证明该软件系统的实用性和高效性.     

大功率柴油机连杆疲劳试验和数值模拟

对某型大功率柴油机连杆进行疲劳强度试验,观察连杆断口的微观形貌,分析连杆断裂的主要影响因素.试验结果表明:连杆杆身的残余压应力通常会使疲劳裂纹萌生在构件次表层,具有高平均应力水平的连杆小头对表层夹杂缺陷更加敏感.运用三维有限元数值计算方法和疲劳寿命预测理论,对连杆疲劳耐久性试验进行数值模拟.连杆疲劳试验与虚拟疲劳寿命预估结果的比较表明,基于材料S-N曲线的疲劳寿命预估方法在一定程度上能对疲劳试验中连杆破坏的薄弱部位和疲劳寿命进行模拟与预测.     

高速履带车辆扭杆弹簧疲劳寿命的数值计算

由于在分析高速履带车辆扭杆弹簧疲劳寿命的过程中传统方法采用静态最大载荷计算不能考虑动态载荷的影响,以多柔体动力学和有限元模态应力分析法为分析手段,通过数值仿真计算得到不同载荷作用下履带车辆扭杆弹簧的应力时间历程曲线．依据Miner线性损伤累积理论,结合车辆行驶环境和行驶工况的分配比例和扭杆弹簧材料特性曲线,采用Goodman法和Gerber法2种等效应力修正方法,对扭杆弹簧的疲劳寿命进行分析和预测,其计算结果表明Goodman法比Gerber法保守,两者之间的预测结果相差约7倍．该研究为设计阶段履带车辆关键零部件疲劳寿命预测提供可行的分析方法．     

基于模态瞬态法的发动机罩焊点疲劳优化

针对某车型整车耐久路试过程中发动机罩铰链加强板焊点出现开裂的问题,采用模态瞬态法对发动机罩焊点进行疲劳分析。根据发动机罩模态应变能分布情况优化铰链加强板结构和焊点分布,试验车整改后在整车耐久路试中发动机罩焊点未再出现开裂现象。发动机罩铰链加强板焊点开裂是振动疲劳问题,采用基于惯性释放的准静态法计算疲劳损伤不能预测焊点开裂问题,采用模态瞬态法疲劳计算方法才能更好地预测发动机罩焊点疲劳损伤。从模态应变能角度对结构振动疲劳开裂问题进行优化能明显提高优化效率。     

基于多目标优化技术的发动机罩加强筋布局设计研究

为了加强发动机罩壳的静态刚度特性和抑制振动能力,实现罩壳结构的轻量化,引入基于水平集法的拓扑优化技术和多目标理论,完成发动机罩加强筋布局的多目标优化设计。采用折衷规划法构建关于静刚度和一阶固有频率的多目标优化模型,运用水平集法求出罩壳加强筋的最佳分布形式。结果表明,该方法能大大地提高静动态结构性能,最大应力的下降说明罩壳应力集中现象得到有效的改善,缓解罩壳的疲劳现象。此外,基于层次分析法确定权重因子,避免了多目标优化模型构建中的主观能动性。采用平均频率法对动态目标函数的处理,有效地消除了动态优化过程中的收敛性。     

基于有限元法的发动机罩猛关失效分析

用有限元法分析并解决某车型发动机罩猛关失效问题.通过试验确定涵盖多数客户样本的发动机罩关闭速度,发现该车型发动机罩关闭过程中前端与格栅发生干涉,并通过有限元法再现此问题.改进缓冲块安装方案并进行有限元分析和实车验证,有效解决该车型发动机罩猛关失效问题.     

实测数据驱动的挖掘机工作装置疲劳寿命预测

以某型挖掘机为研究对象,建立其工作装置刚柔耦合动力学模型,基于实测油缸位移数据驱动该模型,得到其主要性能参数和典型工况危险部位应力.根据强度理论、动力学仿真结果和工程经验,分析挖掘机动臂和斗杆的易开裂部位,得到典型焊缝高危点,并通过实测应力应变数据进行验证.以刚柔耦合动力学仿真所得的铰点载荷作为输入,利用nCode疲劳分析软件仿真预测挖掘机动臂和斗杆的疲劳寿命.结果表明,实测数据驱动的刚柔耦合动力学仿真可以准确获取挖掘机实际挖掘过程的动力学特性,基于该仿真模型提取铰点载荷并用于预测疲劳寿命的方法切实可行.     

燃料电池轿车变速器齿轮接触应力分析及疲劳寿命计算

为有效分析燃料电池轿车变速器齿轮接触应力以及更精确地计算齿轮的疲劳寿命,满足齿轮的使用要求,建立齿轮三维模型,应用有限元方法结合变速器实际载荷谱对齿轮接触应力进行仿真计算.根据计算结果,应用齿轮有限寿命设计理论对齿轮疲劳寿命进行计算,得到齿轮的接触应力和疲劳寿命.该方法可以为燃料电池变速器齿轮接触应力分析和疲劳寿命计算提供参考.