曲轴疲劳寿命的有限元和多体动力学联合仿真研究

对于某型号的柴油机曲轴轴系,以有限元方法、动力学仿真分析以及疲劳分析为基础,采用有限元和多体动力学联合仿真对曲轴疲劳寿命进行预测。在MSC.Nastran中对曲轴进行模态分析,得到模态中性文件(*.mnf),用柔性曲轴替换刚性曲轴,得到刚柔耦合的多体动力学模型,在Adams中对曲轴进行载荷历程计算,把得到的.dac文件导入MSC.Fatigue,完成了曲轴的疲劳寿命分析,为曲轴的优化设计提供参考。     

应用多体有限元法预测车体结构疲劳寿命

利用多体动力学和有限元法结合的混合方法对机车车体结构疲劳寿命进行仿真研究.首先在SIMPACK中建立机车整车的多体系统动力学模型,根据不同的载荷工况计算其载荷时间历程;其次根据有限元准静态应力分析法,获得车体结构的准静态应力应变影响因子(stresses influence coefficient,SIC),再利用模态分析技术获得车体结构固有频率和模态振型,以及确定车体结构危险点位置.基于危险应力分布的动载荷历程,结合车体材料的S-N曲线以及Palmgren-Miner损伤理论,利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法和WAFO(wave analysis for fatigue and oceanography)技术进行标准时域的车体结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数、损伤累积和寿命预测.实测结果和仿真结果相互对比表明,这种方法可以有效预测车体结构的疲劳寿命,其精度和动力学与有限元模型的精度有关.     

挖装机大臂座动力学分析和疲劳寿命预测

针对挖装机工作装置使用寿命难以预测的问题,采用多体动力学仿真的方法,在ADAMS中建立了挖装机工作装置虚拟样机,进行动力学仿真,得到了挖装机零部件在工作过程中的受力变化曲线。利用零部件受力曲线合成载荷谱,并以此载荷谱对挖装机大臂座进行疲劳寿命预测。结果显示,大臂座疲劳寿命满足使用要求,仿真结果可以为挖装机工作装置的设计提供依据和参考。     

精密伺服减速器动力学仿真及疲劳寿命分析

精密伺服减速器具有体积小、精度高、回差小、刚度高等特点,被广泛应用于机器人、机床、医疗、军工和包装印刷等行业。但精密伺服减速器的齿轮模数较小、转速范围宽、承受变载荷,易发生疲劳破坏。针对精密伺服减速器的特点,利用动力学和有限元联合仿真的方法,得到行星传动系统齿轮动态啮合力和系统的疲劳寿命。结果表明作为系统薄弱环节的太阳轮能很好的满足设计使用要求。采用动力学和有限元联合仿真方法利用系统动态啮合力来分析精密伺服减速器的疲劳寿命,更加符合减速器的实际工况,能够为产品的设计开发提供依据。     

柔性齿轮系统的多体动力学仿真研究

以渐开线齿轮为例,通过程序求得渐开线上的关键点,又在ANSYS中通过关键点创建齿轮渐开线,建立齿轮的有限元模型,导入到ADAMS中进行多体动力学仿真。通过ADAMS和ANSYS的结合,成功地实现了柔性齿轮系统动力学的仿真计算,使仿真结果更加贴合实际。实例表明,该柔性体仿真方法对包括齿轮机构存内的复杂机械系统的多体系统动力学仿真具有一定的参考意义。     

新型运动车车身疲劳寿命分析研究

为提升自行研发的一款倒三轮运动车样机可靠性与疲劳寿命,利用模态分析和多体动力学分析方法,及疲劳寿命分析基本原理与方法,分析新型运动车车身结构与运动特性,得出此类运动车车身疲劳寿命分析的方法流程。采用模态分析法计算车身的应力历程信息,运用ADAMS/Car建立新型运动车刚弹耦合多体动力学模型,结合自编程序生成的路面谱,利用MSC/Fatigue分析预测新型运动车车身的疲劳寿命,获得车身疲劳寿命分析所需的激励载荷历程。优化车身结构,减轻车身的自重,为车身结构的设计提供参考,能够在产品设计的初期对产品寿命进行初步预测,缩短产品的开发周期,节省开发成本。     

柔性齿轮的多体动力学仿真方法研究

文章以渐开线齿轮为例,通过程序求得渐开线上的关键点,又在ANSYS中通过关键点创建齿轮渐开线,建立齿轮的有限元模型,导入到ADAMS中进行多体动力学仿真.通过ADAMS和ANSYS的结合,成功地实现了柔性齿轮系统动力学的仿真计算,使仿真结果更加贴合实际.实例表明,该柔性体仿真方法对包括齿轮机构在内的复杂机械系统的多体系统动力学仿真具有一定的参考意义.     

基于柔性多体动力学的双横臂独立悬架运动学仿真

为了更加准确的预测悬架性能,运用ADAMS/CAR建立了某车前双横臂独立悬架刚柔耦合仿真模型,分析评价了该悬架在运动过程中主要性能参数的变化规律及对操纵稳定性的影响,为悬架设计奠定基础.     

某直升机减速器动力学仿真与损伤力学疲劳寿命分析

以某型直升机主减速器为分析对象,使用UG建立模型,在Adams中对啮合齿轮采用3D接触,并对该模型进行动力学仿真。完成仿真后,获取内部各级传动齿轮的运动参数变化曲线。将啮合力变化曲线提取出来作为载荷谱,并结合材料的S-N曲线,使用损伤力学的理论,在Ansys中对该减速器中第二级直齿轮主动轮进行疲劳寿命分析。     

应用多体有限元混合法对复杂结构疲劳寿命仿真

利用多体-有限元混合法对复杂结构进行有效的疲劳寿命预测.该法用于处理随机动载荷作用下转向架构架的疲劳设计.作用在大型结构上的时变边界条件和动载荷历程可以通过应用多体系统分析软件SIMPACK的多体仿真技术获得.在ANSYS中利用有限元准静态应力/应变分析技术产生结构应力发生的危险区域.模态分析技术用来获得结构固有频率和模态振型.基于危险应力分布、动载荷时间历程以及Palmigren-Miner损伤理论,最后利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法进行标准时域的结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数、损伤预测和最终寿命估计.     

基于多体动力学仿真的履带车辆转向性能分析

以多体系统动力学理论和方法为基础,基于RecurDyn软件建立高速履带车辆多体动力学模型及路面模型,对履带车辆在硬、软两种地面的高速转向过程进行动力学仿真和对比分析。重点分析车辆在转向过程中履带预张紧力、转向半径和路面工况这3方面因素对转向特性的影响。研究结果表明:履带车辆高速转向时,软地面转向性差,易发生车辆侧翻、脱轮等现象;车辆以20 km/h的速度,转向半径r>B/2软地转向时,两侧履带滑移(滑转)现象不明显,转向稳定性最好,当选取车重力的10%(20 kN)作为预张紧力时,履带动态张紧力波动变化小,车辆转向角加速度没有出现幅值突变,转向平稳。     

基于多刚体动力学的主动转向系统建模与仿真

首先对前轮主动转向系统结构形式进行分析和简化,确定了双行星齿轮机构的拓扑关系;其次,基于多体动力学仿真软件ADAMS完成了主动转向系统建模和运动学仿真,并建立带主动转向子系统的整车模型;接着,讨论了转向系变传动比控制原理,研究了传动比随车速和转角变化的关系;最后,对传统转向汽车和实施主动转向汽车的操纵稳定性进行了对比分析。结果表明,主动转向系统可提高汽车的操纵稳定性。所建立的主动转向系统多刚体模型为深入研究主动转向控制提供了依据。     

基于几何相似性的复杂结构疲劳寿命预测

针对复杂结构疲劳寿命预测中S-N特性多样性导致疲劳寿命预测偏差较大的问题,提出了基于几何相似性的复杂结构疲劳寿命预测方法.该方法将复杂结构中的常用缺口结构分为标准结构和衍生结构,从缺口结构疲劳强度影响因素出发提出基于疲劳特性的结构几何相似性判断准则及相似度计算方法,结合匹配标准结构疲劳特性与相似度修正衍生结构S-N关系曲线.该方法在永磁同步无齿轮曳引机机座疲劳寿命预测中得到了应用验证,预测结果与实际失效吻合度较高.     

桥梁综合检测作业车臂架柔性多体动力学的建模与仿真

基于柔性多体动力学理论和拉格朗日方程建立了三节臂的桥梁检测车臂架的机械系统动力学模型.通过数值求解并结合动力学仿真分析软件,证明了采用柔性多体动力学方法建立的桥梁检测车臂架的运动微分方程,可以准确地描述桥梁检测车的各项动力学特性,通过桥梁检测车臂架末端轨迹和驱动特性分析,还表明对轻质长臂杆的桥梁检测车臂架系统考虑柔性变形的影响是非常必要的.在此基础上,对桥梁检测车臂架采用双闭环(PD)控制,为桥梁检测车工作装置轨迹控制及实现探测装置平稳和高精度的轨迹跟踪提供参考.     

飞机大部件调姿机构柔性多体动力学建模与仿真

为保证飞机大部件调姿的质量与可靠性,构建了调姿机构的动力学模型,模拟了整个调姿过程。根据调姿机构自身特点将三坐标定位器的支撑杆视为柔性体,综合运用拉格朗日方程、虚功原理与拉格朗日乘子法,建立了调姿机构的柔性多体动力学模型;经数值求解得到调姿过程中飞机部件和定位器的受力情况,通过仿真算例验证了所建立的动力学模型的正确性和有效性。该动力学模型可为实现调姿过程的自动控制提供有力的依据。     

Fatigue life prediction of turbine blades based on a modified equivalent strain model

Mean stress is known to exert significant effects on fatigue life prediction. Although numerous adjustments have been developed to explain the influence of mean stress, only a few of such adjustments account for mean stress sensitivity. The Smith-Watson-Topper (SWT) model is one of the most widely used models that can provide satisfactory predictions. It is regarded as a case of a Walker model when the material parameter γ = 0.5. The Walker equation considers the mean stress effect and sensitivity, and it can generate accurate predictions in many fatigue programs. In this work, a modified model that accounts for the mean stress effect and sensitivity is proposed to estimate fatigue life. Several sets of experimental data are used to validate the applicability of the proposed model. The proposed model is also compared with the SWT model and the Morrow model. Results show that the proposed model yields more accurate predictions than the other models. The proposed model is applied to predict the fatigue life of a low-pressure turbine blade.     

基于刚柔多体动力学的桥梁检测车受力分析和改善研究

运用ANSYS和ADAMS软件联合建立桥梁检测车刚柔多体动力学模型,对各液压缸受力情况和最大应力区域进行分析,得出初始时刻举升油缸受到的动载荷最大。通过添加辅助气缸,确定推力的大小和作用时间,改善了举升油缸初始时刻振动状况,为桥梁检测车的设计和改进提供了理论依据,具有参考价值。     

基于随机路面激励的车炮刚柔耦合行驶动力学研究

基于随机路面激励,应用多刚体系统动力学和柔性多体系统动力学理论,对某新型车载防空多管火箭武器系统进行了行驶仿真研究.文中建立了越野车与多管火箭武器的刚柔耦合动力学模型,考虑了轮胎在其中的作用,重点编写了B级路面的随机路面谱,进行了各种速度的行驶仿真分析,得到了车炮系统及关键部件的动态响应,为新型防空火箭武器系统的研制、试验提供了理论支持.