钢制组装式车轮的轻量化设计及多目标优化

设计了一种以热轧高强钢作为内轮辋、低碳钢作为外轮辋材料的异种钢材组装式车轮,提出一种车轮多种工况下循环载荷疲劳耐久试验方法,对车轮进行疲劳寿命预测. 基于有限元法,计算不同位置下施加载荷时车轮的强度、刚度,不同应力频率下的疲劳寿命和安全系数,并分析出局部大应力关键部分. 以转弯工况建立参数化模型,定义了8个结构设计变量,利用最优拉丁超方实验设计方法选取初始样本点,拟合了车轮Kriging近似模型,以车轮最小质量、疲劳寿命和疲劳寿命安全系数最大为目标,并以应力、最大形变量为约束,对车轮进行多目标优化,并进行弯曲疲劳试验验证. 结果表明,异种钢材组装式车轮在优化后,性能良好,满足设计寿命要求,质量较优化前车轮减重9.73%.     

基于多轴载荷投影构建轮辋双轴疲劳损伤模型

针对轮辋疲劳试验载荷谱编制过程中损伤等价和试验加速的难点,结合轮辋结构自身特点,从损伤等效的角度对实际工况中轮辋承受的载荷进行了较为全面系统的分析,引入了多轴载荷投影的概念,构建了轮辋双轴疲劳损伤模型,在此基础上提出轮辋双轴疲劳试验载荷谱编制和试验加速的方法。在公共道路典型路面实车采集了约5000 km车轮轮辋时域数据,采用本文方法对获得的数据开展了轮辋双轴疲劳损伤的等效分析。结果表明：相较于单轴的轮辋径向疲劳试验和弯曲疲劳试验,本文提出的轮辋双轴疲劳试验方法在复现实际工况损伤方面具有显著的优越性。     

轮式装载机半轴载荷谱编制及疲劳寿命预测

通过实测装载机半轴典型作业工况的载荷信号,编制了半轴的载荷谱,为预测半轴疲劳寿命提供了载荷条件。根据所编制的载荷谱和半轴有限元分析结果,利用Miner准则对半轴进行了疲劳寿命预测。分析了不同工况对疲劳寿命的影响。结果表明:原生土和半湿土工况造成的疲劳损伤比例达到68.6%,而其他工况造成的损伤较小。考虑到不确定因素对疲劳寿命的影响,对半轴的疲劳寿命进行了灵敏度分析。由灵敏度分析结果可知,当半轴表面有100MPa的残余压应力,可提高寿命3.7倍;载荷幅值增加10%,寿命减少80%。该方法可以为准确预测装载机半轴疲劳寿命,改进半轴结构提供参考。     

用改进的史密斯公式预测汽车车轮疲劳寿命

根据疲劳寿命预测理论,将史密斯公式作适当的改进,使之包含影响高周疲劳寿命的因素。引用LBF研究所的八级载荷谱作为车轮工作时的载荷谱,用有限元分析的应力值作为基本参数,将改进后的史密斯公式用于车轮的疲劳寿命预测,并以车轮弯曲疲劳试验结果验证此种方法预测寿命的可信性。     

5种疲劳计数方法对疲劳寿命预估的影响

选用11种疲劳计数统计处理方法中的5种计算机程序,对二汽技术中心EQ-140车轮轮辐实测的动载数据进行处理,根据处理结果编制成疲劳载荷谱,并转换成应力谱,用Minner法则进行疲劳寿命估算,得出5种不同的疲劳寿命估算结果,从而分析得出不同疲劳计数统计方法对疲劳寿命的影响。     

薄板应力功率谱密度仿真与实验验证

为避免出现因时域信号过长而无法加载的情况,可将时域信号转化为功率谱密度,在频域下研究振动载荷下的疲劳特性.采用传递函数方法对疲劳失效部位进行精准定位,进而获得该位置处的应力功率谱密度,并进行实验验证.研究表明,根据传递函数方法可以精确获得危险部位处的应力功率谱密度,为频域内疲劳寿命预测的研究提供理论基础和载荷数据支撑.     

动车水箱疲劳振动试验及数值模拟研究

轨道车辆及车载设备大量使用焊接结构,其在振动载荷作用下的疲劳破坏通常发生在焊缝处.针对动车水箱焊缝疲劳寿命开展随机振动台架试验及数值仿真研究.在台架试验中,按试验规范输入强化加速度随机振动自功率谱,检验该水箱是否满足疲劳寿命的要求.在进行数值模拟研究中,按试验工况条件建立水箱疲劳寿命仿真模型,其中将振动试验的激振信号作为仿真的输入载荷,采用壳单元建立水箱构件及焊缝的有限元模型,通过附加质量等效内部液体,根据BS7608标准确定相应焊缝的S-N曲线,采用名义应力法预测水箱焊缝在试验工况下的疲劳寿命.仿真所得焊缝失效部位及疲劳寿命与振动台架试验结果基本吻合,说明该焊缝疲劳寿命预测方法的正确性,为焊接结构疲劳设计提供有效的分析算法.     

基于ANSYS Workbench的电动车车架疲劳分析

为优化电动车车架设计及后续改进,通过三维软件Solidworks对电动自行车车架进行三维建模,并导入ANSYS Workbench软件从而获得有限元模型.根据车架实际试验要求,对有限元模型进行结构的静力分析,获得车架各部分应力应变情况,随后分别进行恒定载荷疲劳分析和随机载荷疲劳分析;在此基础上,对车架在不同工况环境下的寿命进行分析评估,探讨不同工况下寿命随载荷的变化情况,找出应力集中部位和容易产生失效的部位.     

考虑焊缝疲劳的工程车轮弯曲疲劳寿命分析

工程车轮作为一种典型的焊接结构件,其结构中包含多条焊缝,在车轮弯曲疲劳试验过程中,焊缝承受着较大的动应力,极易产生应力集中并导致裂纹萌生.为对焊缝处进行疲劳分析,在采用逆向工程技术创建包含焊缝在内的工程车轮三维实体模型的基础上,建立了车轮弯曲疲劳分析的有限元模型,分别选择名义应力法和BS7608标准对车轮焊缝区和非焊缝区进行疲劳分析,得到工程车轮的弯曲疲劳寿命,与不考虑焊缝的车轮弯曲疲劳寿命对比,工程车轮弯曲疲劳最危险的位置为轮辐和轮辋角接焊缝处而非轮辐的螺栓孔附近.最后对上述仿真和计算结果进行了试验验证,证明了包含焊缝的车轮有限元模型和分析方法的正确性.     

随机载荷条件下齿轮弯曲疲劳强度

从分析随机载荷谱的角度出发,推导了与随机载荷损伤等效的当量载荷计算公式,研究了载荷谱幅值的分布对齿轮的弯曲疲劳寿命造成的影响,并分析了在随机载荷工况下合理确定齿轮弯曲疲劳设计载荷的依据.     

随机载荷条件下齿轮弯曲疲劳强度

从分析随机载荷谱的角度出发，推导了与随机载荷损伤等效的当量载荷计算公式，研究了载荷谱幅值的分布对齿轮的弯曲疲劳寿命造成的影响，并分析了在随机载荷工况下合理确定齿轮弯曲疲劳设计载荷的依据．     

基于有限元分析的摩托车车体载荷谱编制

在采用电测方法进行载荷实际测试时,由于结构复杂致使贴片位置受到限制,难以准确测取危险点应力状态,提山了基于应力转换（即将摩托车车体上易测点的应力转换为最危险点处的应力）的编谱方法。获得转换后的应力一时间历程后,经雨流计数和不同工况下数据的综合分析,编制了车体最危险点处的疲劳载荷谱,为年体疲劳寿命评估和改善车体质量等提供了重要的载荷依据。     

风力机疲劳问题分析

从风力机的疲劳载荷源和疲劳寿命要求出发对风力机疲劳问题进行了分析,确定了风力机疲劳分析的方法和步骤,根据风速分布和设计寿命,采用雨流计数法制定出疲劳载荷谱,然后由疲劳载荷谱计算风力机疲劳寿命.     

旋挖钻机桅杆瞬态动力学与疲劳研究

为了得到旋挖钻机入岩时桅杆的疲劳寿命与切削深度之间的变化规律,根据短螺旋钻头入岩的理论,建立旋挖钻机钻头入岩时载荷的数学模型,针对组合岩石,模拟短螺旋钻头的工作载荷,然后将得到的载荷应用到桅杆的瞬态动力学响应分析中,确定随机载荷作用下桅杆的危险部位.利用Miner线性疲劳损伤理论,计算得到桅杆危险部位的疲劳寿命.结果表...     

基于柴油机考核工况的曲轴疲劳耐久性模拟试验方法

针对曲轴耐久性试验周期长、费用高等问题,提出一种基于柴油机台架考核试验的曲轴疲劳耐久性模拟试验方法.该方法使用有限元瞬态分析计算获得曲轴在4种主要考核工况下的应力时间历程,按不同工况考核时间比例编制了疲劳载荷谱,根据疲劳损伤累积理论计算出曲轴可持续工作时间,并提出了耐久性评价方法.以某曲轴为例,叙述了模拟试验方法的应用过程.应用结果表明,该方法可以对曲轴考核工况的耐久性进行模拟,也可用于曲轴设计时的疲劳寿命预测.     

复杂载荷下裂纹形成寿命预测—损伤公式的评价

介绍了复杂载荷下疲劳裂纹形成寿命预测的方法。基于实验结果和理论分析,提出了一个考虑弹塑性应变幅比重不同的损伤公式,并与其它五种损伤公式寿命预测的结果做了比较。理论分析和实验结果表明损伤公式的寿命预测结果将其它公式的结果有了一定的改善。如果考虑平均应力的修正,精度为进一步提高。由于损伤公式对不同载荷谱的敏感性不同,所以损伤公式对不同载荷谱的适用性仍需探讨。编制出的复杂载荷下寿命预测程序,适用性较强,且考虑了平均应力和残余应力的影响,可直接应用于工程实际。     

复杂载荷下裂纹形成寿命预测——损伤公式的评价

介绍了复杂载荷下疲劳裂纹形成寿命预测的方法。基于实验结果和理论分析 ,提出了一个考虑弹塑性应变幅比重不同的损伤公式 ,并与其它五种损伤公式寿命预测的结果做了比较。理论分析和实验结果表明损伤公式的寿命预测结果较其它公式的结果有了一定的改善。如果考虑平均应力的修正 ,精度会进一步提高。由于损伤公式对不同载荷谱的敏感性不同 ,所以损伤公式对不同载荷谱的适用性仍需探讨。编制出的复杂载荷下寿命预测程序 ,适用性较强 ,且考虑了平均应力和残余应力的影响 ,可直接应用于工程实际     

自行火炮行动系统疲劳可靠性分析的CAE仿真方法

提出了自行火炮行动系统疲劳可靠性分析的CAE仿真方法。建立自行火炮虚拟样机模型,并仿真获得了各典型行驶工况下的行动系统关重件的载荷时间历程。以扭力轴为主要研究对象,对其载荷历程进行计数统计、参数估计与检验、合成与扩展,并在有限元分析的基础上获得了扭力轴最危险部位的全寿命里程二维疲劳应力设计谱。考虑各种横向影响因素的随机性,利用M onte-Car-lo和3-6-1BP网络仿真了扭力轴的p-Sa-Sm-N曲面。由MTPM iner准则和ETPM iner准则,进行了扭力轴的疲劳可靠性分析。并由仿真结果对扭力轴大小修周期提出了合理的建议。     

装甲车辆履带板疲劳寿命预测

履带板疲劳破坏是履带式装甲车辆在实际工况下主要的失效形式之一.本文建立履带式装甲车辆行走系统动力学仿真模型,通过有限元分析方法对已构建的履带板进行力学分析,并基于建立的不同等级路面模型,获得多种工况下的履带板随机载荷历程,得出履带板关键部位应力与载荷的关系,并应用统计分析方法获得关键部位随机载荷谱.根据疲劳损伤累积理论...     

焦炭塔塔顶馏出管线温度载荷谱的编制

根据焦炭塔塔顶馏出管线每２ｈ记录１次的２１０６８个随机温度数据，进行了载荷时间历程的压缩、雨流法计数及统计分析。进而编制出这管线低－高－低１７级温度载荷谱。该谱为进一步计算焦碳塔堵焦阀接管部位的应力及变幅值热疲劳裂纹扩展寿命和安全评定提供了可行的载荷依据。