机身典型连接接头DFR值分析方法研究

提出通过静力试验或者有限元模型计算,确定连接接头的危险钉孔位置,修正应力集中系数Kt等对结构细节疲劳额定值(detail fatigue rating,DFR)的影响后,进而确定结构的DFR值的方法。使用该方法对机身上某连接接头进行疲劳寿命分析,给出详细的分析过程与结果,并通过DFR值试验验证该方法的可行性和合理性。     

汽车排气系统吊钩位置的不同设计方法研究

在均方值法与平均驱动自由度法理论的基础下,对某型汽车排气系统的吊钩位置进行了设计与分析,并得到了两种不同的设计方案.通过约束模态分析、静力分析与动力响应分析对两种方案进行设计验证.结果表明:方案二相比于方案一,在吊钩位置设计速度上更快,吊钩整体布置较为合理,系统最大位移较小,受力比较均匀,避开了发动机的共振激励频率,橡胶吊耳的疲劳寿命也满足设计要求,从而为后续系统的NVH性能研究打下良好的基础.     

含多相似疲劳细节结构的细节疲劳额定值的估算模型

细节疲劳额定值法(DFR法)是一种已在飞机寿命估算及耐久性分析中广泛使用的结构疲劳分析方法。为了将DFR法应用于含多相似疲劳细节的复杂结构的疲劳分析,克服结构DFR值的传统评估模型的不足,以得到更准确的评估结果,分别将复杂结构考虑成一个由相似疲劳细节群组成的串联、并联或串并混合联的结构系统,依据DFR法和系统可靠性模型,建立含多相似疲劳细节结构的细节疲劳额定值的估算模型。     

喷丸强化对2024-T351板材疲劳性能的影响

为研究喷丸强化工艺对2024-T351板材疲劳特性的影响,本文设计了一种单剪硬点多细节结构疲劳试验件,分别对基准组和喷丸强化组进行了疲劳试验。通过对比试验件疲劳寿命的对数正态分布、双参数威布尔分布拟合结果,选定对数正态分布进行分布拟合,从而获得中值寿命。经过计算,得到基于试验结果的细节疲劳额定值(DFR)。试验结果表明:试验件疲劳寿命更符合对数正态分布;基准组基于试验结果的DFR值与理论值相差不大,试验过程及结果可信,基准组DFR理论值比试验值略小,理论计算偏保守; 2024-T351板材采用喷丸强化工艺后,疲劳性能相比基准组提高6%。     

航空液压管道支撑参数优化及试验分析

针对航空液压管道系统减振降噪设计需求,以某固定翼机型的液压管道为研究对象,以支撑参数(刚度、阻尼)为设计变量,以提高系统一阶频率、同时降低管道结构振动应力为目标,进行了动力学优化。优化结果表明,在一定范围内,提升支撑刚度可以提高管道系统一阶频率,避开危险共振区,但同时会增大管道结构应力;通过支撑刚度和阻尼的联合优化,可以在提升系统一阶频率的同时有效降低管道结构应力。根据优化方案结果,进行了管道模态试验,结果表明该优化设计有效提高了管道系统一阶固有频率、避开危险共振区域,提高了管道系统抗振能力。     

汽车座椅骨架焊缝的疲劳寿命预估方法研究

针对座椅骨架的疲劳强度进行分析,尤其是骨架中焊缝的疲劳方法进行研究分析;首先建立座椅骨架及焊缝的有限元模型,分别基于Hypermesh软件,使用Block Lanczos法进行了计算模态分析,基于LMS Test.lab软件,使用锤击法进行了试验模态分析,对有限元模型进行校验,并确定了焊缝的材料属性;对校验后的有限元模型进行静力分析得出结构强度薄弱的位置,尤其是危险焊缝的位置;进而基于Ncode软件采用Miner损伤法则,在针对特定焊缝类型进行应力修正,计算出其疲劳寿命;根据企业的疲劳试验结果,对该方法进行验证分析,结果表明此疲劳计算方法对座椅骨架焊缝的寿命预估准确有效,为分析和改善该类座椅骨架的焊接寿命奠定了基础,为此类结构的设计与优化提供了参考.     

装配应力对飞机管道随机疲劳寿命的影响分析与试验验证

针对飞机液压管路连接件疲劳断裂问题,基于随机振动理论对带有轴向装配偏差的液压导管进行疲劳寿命预估。从建立真实飞机液压系统管路连接件有限元模型入手,分析轴向装配偏差产生的装配应力对结构的影响规律,通过试验获取不同轴向偏差下的管路连接件的阻尼比。利用有限元分析软件进行随机振动分析,获取危险部位的应力响应功率谱密度函数,结合Miner线性损伤理论,对含有装配应力的管路连接件进行了随机振动疲劳寿命预估。设计并进行了管路共振疲劳试验,发现管道裂纹萌生位置及疲劳寿命下降趋势与仿真结果契合,仿真及试验结果表明当轴向偏差达到0.8 mm时,严重影响到了飞行安全。研究成果为航空液压管路的设计及装配理论研究提供理论参考和技术支撑。     

基于DFR法的工程结构振动疲劳寿命评定

以某含铸造缺陷的设备结构为对象,通过样件的基本力学性能及疲劳/裂纹扩展性能测试、模态及动力响应测试、动力响应分析及危险部位载荷谱确定等工作,采用细节疲劳寿命额定值(DFR)方法获取了该批次缺陷件疲劳寿命。研究结果可为工作在振动环境下的工程结构疲劳寿命评定探索出一条合理可行的解决途径。     

基于刚柔耦合的轨道车辆转向架构架疲劳分析

对某型地铁车辆转向架构架在运行使用过程中局部区域出现裂纹的问题,首先,基于固定界面模态综合法,通过构架主自由度缩减得到了该型构架柔性体模型,从而建立该型地铁车辆刚柔耦合多体动力学模型;然后,结合一种基于柔性体计算结构动应力的方法,探讨该型构架的动应力响应,得到该型构架的振动特性;最后,采用准静态应力叠加法对构架电机吊座结构进行了疲劳寿命预测。仿真结果与该型构架实际出现疲劳破坏的位置吻合,从而验证了基于刚柔耦合模型对构架进行疲劳分析方法的正确性。结果表明,利用这种方法可以在构架前期开发阶段为其疲劳寿命预测提供理论依据。     

摩托车排气系统疲劳寿命研究

疲劳破坏是导致摩托车发生结构破坏事故的主要原因之一,疲劳寿命是评价摩托车零部件质量的一个重要指标。以某摩托车排气系统为研究对象,通过摩托车实车振动试验获得排气系统支架上相应位置加速度信号,并基于实物模型获得其结构和性能参数。建立摩托车排气系统三维模型;对排气系统应力分布进行分析;最后运用Miner线性疲劳累积损伤理论对排气系统进行疲劳分析。通过耐久性试验验证疲劳分析结果,并对结构加以优化使排气系统疲劳寿命满足设计要求。     

Experimental Investigation and Optimization Design of Multi-Support Pipeline System

The design of aircraft hydraulic pipeline system is limited by many factors,such as the integrity of aviation structure or narrow installation space,so the limited clamp support position should be considered.This paper studied the fre-quency adjustment and dynamic responses reduction of the multi-support pipeline system through experiment and numerical simulation.To avoid the resonance of pipeline system,we proposed two different optimization programs,one was to avoid aero-engine working range,and another was to avoid aircraft hydraulic pump pulsation range.An optimization method was introduced in this paper to obtain the optimal clamp position.The experiments were intro-duced to validate the optimization results,and the theoretical optimization results can agree well with the test.With regard to avoiding the aero-engine vibration frequency,the test results revealed that the first natural frequency was far from the aero-engine vibration frequency.And the dynamic frequency sweep results showed that no resonance occurred on the pipeline in the engine vibration frequency range after optimization.Additionally,with regard to avoiding the pump vibration frequency,the test results revealed that natural frequencies have been adjusted and far from the pump vibration frequency.And the dynamic frequency sweep results showed that pipeline under optimal clamp position cannot lead to resonance.The sensitivity analysis results revealed the changing relationships between different clamp position and natural frequency.This study can provide helpful guidance on the analysis and design of practical aircraft pipeline.     

电动轮自卸车车架结构抗疲劳轻量化设计

针对传统经验式设计的电动轮自卸车车架结构存在刚度不足、焊缝开裂、重量冗余,以及自身固有频率与非簧载质量激励频率接近而可能发生共振等问题,开展车架结构性能多目标优化设计的研究。首先,基于变密度法和SIMP插值模型对原始车架结构进行了考虑疲劳寿命约束的多目标拓扑优化设计,得到了满足静态多工况下柔度最小和多阶低阶固有频率最大的拓扑优化结构。再次,基于Kriging近似模型的抗疲劳轻量化设计,利用非支配排序多目标遗传算法进行全局寻优,优化后的车架结构质量比原始车架结构质量减少4.24%,且车架结构在同样载荷作用下的应力分布更加均匀,车架强度、刚度、动态特性和疲劳寿命等性能均得到改善。     

某轻型载货车储气罐支架振动断裂分析与优化

为了有效解决某轻型载货车储气罐支架的断裂故障,首先基于建立的储气罐支架有限元模型进行振动特性分析,分析结果表明其前三阶固有频率接均处于发动机激励频率范围之外,不会产生共振。其次测试各种道路的时域载荷,测试结果表明其中角度搓板路的激励频率与储气罐支架第一阶固有频率相接近,从而引起共振,不满足振动特性要求。然后对其进行振动强度分析,分析结果表明其应力水平不达标,其最大应力点与开裂处一致。再对其进行振动疲劳寿命预测分析,分析结果表明其疲劳寿命也不达标,其危险点也与失效位置相同。再采用集成平台对储气罐支架的结构进行优化设计,优化之后其模态频率、振动强度和振动疲劳均符合性能要求,并且其重量也有所减轻,总体优化效果较佳。最后整车试验结果表明优化之后储气罐支架的振动大幅度降低,并且没有发生失效。     

Optimization of aero-engine pipeline for avoiding vibration based on length adjustment of straight-line segment

In the design and troubleshooting of aero-engine pipeline, the vibration reduction of the pipeline system is often achieved by adjusting the hoop layout, provided that the shape of pipeline remains unchanged. However, in reality, the pipeline system with the best antivibration performance may be obtained only by adjusting the pipeline shape. In this paper, a typical spatial pipeline is taken as the research object, the length of straight-line segment is taken as the design variable, and an innovative optimization method of avoiding vibration of aero-engine pipeline is proposed. The relationship between straight-line segment length and parameters that determine the geometric characteristics of the pipeline, such as the position of key reference points, bending angle, and hoop position, are derived in detail. Based on this, the parametric finite element model of the pipeline system is established. Taking the maximum first-order natural frequency of pipeline as the optimization objective and introducing process constraints and vibration avoidance constraints, the optimization model of the pipeline system is established. The genetic algorithm and the golden section algorithm are selected to solve the optimization model, and the relevant solution procedure is described in detail. Finally, two kinds of pipelines with different total lengths are selected to carry out a case study. Based on the analysis of the influence of straight-line segment length on the vibration characteristics of the pipeline system, the optimization methods developed in this paper are demonstrated. Results show that the developed optimization method can obtain the optimal single value or interval of the straight-line segment length while avoiding the excitation frequency. In addition, the optimization efficiency of the golden section algorithm is remarkably higher than that of the genetic algorithm for length optimization of a single straight-line segment.     

飞机结构腐蚀疲劳分析中的DFR法

通过分析和试验,说明DFR(detail fatigue rating)法在腐蚀疲劳分析中的适用性及其与常规疲劳分析的DFR法的主要差异;给出腐蚀环境中细节疲劳额定值DFRf(t)的定义及其在典型环境中细节疲劳额定值的表达式;在此基础上,简单说明飞机结构腐蚀疲劳作用下产生工程可检裂纹α0的日历年限分析方法,并通过算例说明分析过程.     

功能振动载荷作用下民机发动机区域液压管路动力学响应研究

民机发动机正常工作时产生的功能振动载荷严重影响了该区域液压管路的安全性能和使用寿命,是民机液压管路设计重点考虑问题之一。针对ARJ21-700民机发动机区域某根液压管路,对其进行功能振动载荷作用下的动力学响应分析。基于传递矩阵法,建立液压管路动力学数学模型;采用ABAQUS有限元软件建立液压管路有限元模型,对其进行模态分析和在功能振动载荷作用下的振动响应分析,得到管路固有频率和应力响应规律;对管路危险部位疲劳寿命进行预估。最后,通过理论计算、仿真分析和试验,验证了液压管路动力学数学模型和有限元模型的正确性,研究结果为民机发动机区域液压管路设计及优化提供了理论参考。     

考虑环境腐蚀效应影响的飞机结构日历使用寿命修正方法

基于皮劳额定值ＤＦＲ与大气暴露时间Ｔ之间的关系式推导出了环境腐蚀造成的结构波劳寿命与日历使用寿命之间的关系式,从而给出了结合线笥螺积损伤理论的一种考虑环境蚀效应影响的飞机结构日历使用寿命的估算方法。     

XSP800收排线机的结构分析与疲劳分析

在收排线机的设计计算中,以往都是基于经典力学和经验公式,其计算精度难以保证。利用有限元软件ANSYS对收排线机机架进行结构静力分析、模态分析和疲劳分析,得出了机架结构在多工况下的应力、应变云图,固有频率与振型,以及疲劳寿命。从静强度,动强度和疲劳寿命3个方面对机架设计方案进行评价,验证了原始结构的合理性。有限元分析结果为结构的进一步改进和优化提供了参考。     

考虑焊点不确定性的车身点焊结构疲劳寿命优化

基于区间优化的方法,构建了考虑焊点不确定性的TS、MTS两种点焊结构的疲劳寿命不确定性优化模型。采用修正的Manson-Coffin公式作为点焊结构的疲劳寿命计算公式,同时考虑工艺中焊枪落点的不确定性,将焊点的位置坐标作为区间变量,通过对焊点坐标进行区间优化,获得结构疲劳寿命最大时的焊点坐标。给出了相应标准焊接结构试样疲劳寿命的上下界,为工程实际中点焊结构的疲劳寿命极限的分析及最优设计提供了计算工具。