汽车驱动桥壳疲劳寿命分析及结构优化

后桥总成是整车的重要组成部分,对其进行失效分析对提高整车安全性有着重要的意义.文中对一款新设计后桥进行CAE分析,发现桥壳减震器支架周围有断裂风险,因此对其进行疲劳试验验证,试验结果确定在此位置易过早疲劳断裂.通过实验结果分析其失效原因,并对这些因素进行排查.最后通过改变减震器支架形式及焊接方法等优化手段,使得后桥桥壳疲劳寿命提高至国家标准,并为以后的后桥设计提供一定的依据.     

直线电机连接器支架失效分析及结构优化

针对某短定子磁浮列车的直线电机连接器支架失效的问题,首先,对连接器支架进行现场振动测试,确定了共振导致疲劳断裂是支架失效的主要原因。其次,从避开模态频率和满足疲劳强度要求的角度,对电机连接器支架进行结构优化,并进行优化前后的仿真对比分析。最后,通过模拟长寿命试验验证了结构优化的合理性。     

高压弯管冲蚀失效分析及数值模拟

油气田水力压裂作业时,高压管汇的弯头、三通等连接件部位由于承受上百兆帕的压力以及携砂液的高速冲蚀作用,应力集中及冲蚀破坏十分严重。对典型的高压管件失效样品进行失效分析,分析其宏观形貌特征和微观形貌特征。结果表明:压裂工况下高压弯头的主要失效模式为固体颗粒的小角度高速切削模式。对高压弯管冲蚀磨损进行数值模拟,得到高压管汇弯管内液相及固体粒子的流动规律,压力、速度变化规律以及冲蚀磨损的分布规律。数值模拟结果与现场回收的失效样品分析结果一致,验证了分析方法的正确性。     

某型矿车铰接轴断裂失效分析及改进

某型矿车在经过一段时间的使用后,其铰接轴出现断裂失效现象。通过对断口的宏观观察,并利用有限元软件对其进行了力学分析,结合分析结果与断口的宏观特征,找出了铰接轴断裂失效的主要原因为疲劳断裂,疲劳起源为键槽尾端,并在不改变机架结构的基础上对铰接轴结构进行了优化,经实践检验后使用良好,未再次出现断裂失效事故,为轴类零件的设计和安全评估提供了依据。     

某车型扭转梁后桥疲劳问题优化

扭转梁后桥由于其受力复杂,在满足整车刚度柔度以及强度工况的条件下,尤其容易出现局部的疲劳失效问题。在遇到疲劳失效的问题时,往往由于各载荷的综合作用需要平衡的问题导致处理起来比较棘手。针对扭转梁后桥疲劳开裂的问题,即后桥在后悬12通道试验中178%(目标100%不开裂,200%不断裂)发现裂纹已经很长,无法继续进行试验。介绍了该疲劳失效的分析思路和改进方案的确定与验证。通过对失效模式的进一步分析以及不同工况对该热点的影响分析,对结构进行了优化设计及相应的单通道载荷试验验证,单通道验证有效后又进行多通道试验验证,最终解决了该疲劳问题。     

高炉煤气能量回收透平转子二级叶片失效分析

对某公司断裂失效的高炉煤气能量回收透平转子二级叶片的宏观形貌、化学成分、硬度、断口、显微组织进行了观察和分析,以找出其失效的原因。结果表明:叶片断裂属于疲劳断裂,疲劳裂纹起始于叶片进气边;叶片断裂的原因为所用材料与常规设计材料不同,且采取的热处理工艺不当;叶片表面由颗粒冲蚀产生的大量凹坑促进了疲劳裂纹的萌生,是疲劳裂纹形成的外因。     

裂纹扩展寿命多失效模式可靠度的序列二次规划计算方法研究

机械结构中普遍存在疲劳裂纹,由于受各种随机因素的影响,裂纹扩展过程下的结构安全性评价往往具有很大的不确定性。针对有限板宽问题,通过灵敏度分析,优选出了对疲劳裂纹扩展速率影响较大的因素(载荷水平、裂纹初始长度和材料参数),并将其视作随机变量,推导出疲劳裂纹扩展下的断裂失效可靠性模型,在此基础上建立了可靠性指标的优化数学模型,并基于序列二次规划算法给出了裂纹结构断裂失效及静强度联合失效的可靠性指标。最后根据一个具体实例,得到了联合失效模式下的可靠性指标随应力循环次数扩展的曲线,并同单一失效模式下的可靠性变化进行对比分析,说明了基于联合失效模式下的可靠性分析的合理性,实现了对裂纹结构在扩展过程中可靠性变化的评价。     

某轻型载货车转向液壶支架断裂分析及其优化

针对某轻型载货车转向夜壶支架的断裂问题,首先建立其离散化模型,对其进行模态性能分析,分析结果表明其第一阶模态频率接近于发动机激励频率,从而引起共振,产生疲劳断裂风险。然后采集纵梁端的时域信号,并将其转换成频域信号,以此对其进行频率响应分析,分析结果表明其最大应力超过材料屈服强度,安全系数偏低,其应力集中点与失效位置相同。再基于功率谱密度函数对其进行振动疲劳分析,分析结果表明其疲劳寿命低于设计要求值,其薄弱点与断裂位置相符。再基于多学科多目标平台对其结构参数进行优化分析,分析结果表明其第一阶固有频率提高了18.9%,其最大应力降低了38.1%,其疲劳寿命提升了2.1倍,其总重量减轻了18.2%。在满足各项性能要求的同时,其轻量化效果也比较明显。最后对其优化方案进行实车验证,验证结果表明优化之后其振动加速度降低了46.5%,支架成功通过了整车路试验证。     

连铸中间罐盖热疲劳失效有限元分析

热效应引起的高温表面断裂是一个重要工程问题。由于热循环造成的热龟裂、表层剥落及热脆断是高温钢液存储罐盖、热轧辊、压铸模等工件的主要失效形式,热疲劳损伤裂纹主要是热应力与冲击热应力共同作用的结果。根据有限元技术和传热学理论,以高温钢液中间存储罐在热疲劳条件下其罐盖失效的物理解剖描述为基础,对实际罐盖的温度场、应力场进行ANSYS有限元计算,进而得出罐盖的瞬态温度场和热应力场的计算结果,并确定罐盖危险点。同时对罐盖热疲劳损伤及断裂产生的原因进行进一步的分析。分析结果再现罐盖部件所受的温度、应力、应变及失效的全过程,证明有限元分析模型和求解条件的正确性,从而提出一种实际部件热疲劳失效的有限元法,认为罐盖热疲劳抗力的改善主要取决于罐盖结构与使用的材料。该问题的深入研究,为后续罐盖材料与结构优化提供理论基础,对在高温和热冲击条件下工作设备热疲劳损伤问题、寿命预测及其控制具有重要参考价值。     

内部加强帽形结构轴向压缩吸能特性研究

通过仿真和落锤试验研究了内部加强帽形结构动态压溃时的吸能特性。首先,从理论上分析内部加强对帽形结构吸能特性的影响;然后,根据仿真结果,对内部加强帽型结构的轴向吸能特性进行了分析,并与无内部加强帽形结构进行了对比;最后进行了试验验证。结果表明：通过改变加强结构,帽形结构的轴向压缩稳定性和吸能特性有了很大的提高,且失效现象得到改善,还有利于结构的轻量化。