铁路车辆关键部件静强度及疲劳寿命的有限元分析方法

对比了结构静强度和疲劳寿命有限元分析方法的异同,对使用有限元软件进行铁路车辆承载部件的静强度和疲劳寿命计算中的一些问题进行了分析,并介绍了铁路车辆关键部件有限元分析中的注意事项.     

某汽车差速器齿轮的强度分析及疲劳寿命预测

运用现代设计方法进行了某汽车差速器齿轮静强度分析和疲劳寿命预测。将几何模型导入HyperMesh中,利用壳单元和实体单元划分网格,并建立合适的MPC单元以方便载荷和约束的施加。根据齿轮的对称性,建立了行星齿轮和半轴齿轮单齿的有限元模型。利用有限元分析软件ANSYS进行行星齿轮和半轴齿轮静强度分析。分析结果表明所设计的齿轮能满足强度要求。基于齿轮有限元分析结果,利用疲劳分析软件MSC.Fatigue得出行星齿轮和半轴齿轮寿命云图及最低疲劳寿命,均满足寿命要求。     

基于nCode Design-Life的电动客车车架疲劳寿命分析

针对某型电动客车车架疲劳及寿命问题,本文以有限元理论和疲劳分析理论相结合的方法,对电动客车车架进行静强度分析和疲劳寿命校核,建立有限元模型并进行受力分析,定义特定的载荷谱和材料疲劳数据;同时利用S-N静态疲劳设计方法,选用疲劳分析软件nCode Design-Life对该车架进行疲劳可靠性分析。分析结果表明,该车架的疲劳寿命为1.558×106次,许用行驶里程为650 000km,与公交客运车行驶里程参考值约为400 000km相比,结果满足要求。该研究实现了电动车减重节能,增加了续驶里程,为车架优化设计及寿命模型的建立提供了理论依据。     

基于ANSYS的接地开关箱结构分析

基于接地开关箱有限元疲劳强度的分析,通过建模、加载计算工况以及约束条件,校核了箱体结构满足静强度设计要求;依据国际焊接学会IIW标准提供的S-N曲线数据和焊接接头疲劳类型,并利用Palmgren-Miner累积损伤法则计算出待测评估点的应力循环次数和损伤比,计算结构表明:箱体的疲劳寿命评估为无限寿命,满足产品疲劳强度设计要求。     

车载动力电池箱壁板抗振疲劳分析

为解决车载动力电池在汽车行驶过程中由振动引发的电池箱疲劳断裂问题,本文对动力电池箱进行了有限元分析。采用有限单元网格法画网格,在振动理论的基础上,对动力电池箱进行模态分析,得到其刚度薄弱位置,使用Workbench软件进行电池箱表面裂纹强度系数的有限元仿真,得到I型裂纹应力强度系数小于材料的平面应变断裂韧性,并对动力电池箱进行疲劳分析,分析电池箱的安全性。结果表明,裂纹部分不会扩展,疲劳分析的最小寿命高于最低疲劳寿命要求,对电池箱有较大影响的最大应力、最大应力强度系数和最低疲劳寿命符合国际要求。通过可靠的方法对进行分析,验证高速行驶的电动汽车电池箱结构可靠性,预见电池箱安全寿命,对系统的研究高频振动情况下的结构安全具有重要意义。     

异形拉伸弹簧的横向刚度及强度研究

文章以某异形拉伸弹簧为研究对象,对其横向刚度进行理论计算,并基于HyperMesh与ANSYS联合仿真进行有限元分析,校核弹簧的静强度、疲劳强度和疲劳寿命,研究钩环位置对其强度影响。结果表明:基于悬臂梁理论得到的异形拉伸弹簧横向刚度与仿真结果接近,理论公式可有效计算拉伸弹簧的横向刚度;在实际工况中,该弹簧满足强度和寿命要求;弹簧钩环中置相较于偏置所受应力更小、更均匀,能有效提高其强度安全系数,延长使用寿命。     

断裂力学理论在道路疲劳寿命预测中的应用

介绍了疲劳断裂力学中的Paris公式，并将其运用于含反射裂缝的沥青混凝土路面的疲劳寿命预测．对Paris公式中的参数A，n选取方法进行了阐述，通过数据拟舍建立了缝端强度因子与裂缝长度的函数关系，利用数值积分求得了面层疲劳寿命．文中还对疲劳寿命的影响因素：面层模量，面层厚度，基层模量进行了分析。     

冻融损伤混凝土的弯曲疲劳寿命可靠性分析

为了研究冻融损伤效应对混凝土弯曲疲劳寿命的影响,通过三点弯曲疲劳试验研究经快速冻融法水冻至不同损伤程度的混凝土小梁疲劳寿命;并用两参数威布尔分布函数对弯曲疲劳寿命试验数据进行拟合和检验;对混凝土弯曲疲劳寿命的可靠性进行分析并建立具有不同可靠性概率的P-S-N曲线.研究结果表明:混凝土的静弯曲强度、疲劳强度和疲劳寿命都随着冻融循环(FTC)次数的增加而急剧减小.K-S检验结果表明:混凝土弯曲疲劳寿命能很好地服从威布尔分布;利用矩估计法获得的威布尔分布参数的混凝土弯曲疲劳寿命的分散性随应力水平的增大而减小,随冻融作用次数的增加而增加.可靠性分析结果表明:混凝土弯曲疲劳寿命的可靠性概率随着冻融次数的增加而有所降低,对混凝土弯曲疲劳寿命(强度)进行设计和验算时应适当增大受冻融损伤混凝土的可靠性概率(安全系数).     

基于Workbench的修井作业车吊卡有限元分析

为了提高高温条件下修井的作业效率及自动化程度,设计了一种新型自动吊卡,并对吊卡关键部位进行了强度分析.在确定修井机吊卡结构和工作原理的基础上,利用Solidworks对吊卡体进行建模,并利用ANSYS Workbench有限元软件对吊卡载荷状况进行模拟加载及分析计算,得到了吊卡的静力学强度、形变状态和疲劳寿命的分析结果,并获得了应力云图及相应数据.仿真结果表明,吊卡的静力强度、疲劳寿命有限元计算结果符合工作要求,稳定可靠,可为吊卡的工程应用提供参考.     

重型载货汽车转向前轴的动态特性分析

基于线性振动理论建立了重型载货汽车转向前轴动态特性分析的有限元方模型,计算了前轴的模态参数,分析了其模态特性,计算了正弦交变载荷作用下前轴关键部位的动态应力值,用S-N曲线法计算了前轴的疲劳寿命。按照国标QC/T 513—1999进行了前轴台架疲劳寿命试验,用动态应变测量法测试了动态应力。试验结果表明,前轴动态应力理论计算值接近实际测试值,计算疲劳寿命接近实测疲劳寿命,证明前轴动态特性分析的有限元模型是正确的,可用于进一步分析前轴不同载荷下的强度品质。     

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.     

基于有限元法的搅拌捏合机搅拌轴疲劳分析

以有限元法为基础,在建立搅拌轴有限元力学模型的基础上,先借助有限元软件ANSYS静力分析找出搅拌轴上的危险点,再通过ANSYS-Fatigue模块对这些点进行疲劳寿命分析。通过对危险点螺棱与轴的过渡部分进行疲劳寿命分析,得到疲劳累积系数0.6,表明该搅拌轴在使用年限内满足疲劳强度要求。     

基于正交异性钢桥面板的疲劳寿命分析

利用静力试验的结果，并结合ANSYS有限元数值计算，提出了闭口纵肋正交异性钢桥面板的疲劳验算方案，在理论上对钢桥面板寿命进行了具体分析．     

基于有限元的波纹钢腹板组合箱梁疲劳损伤分析

针对波纹钢腹板组合箱梁（以下简称箱梁）的抗弯性能进行有限元分析,分析箱梁的静力位移、应力和应变结果,建立箱梁破坏损伤机理并得到应力薄弱点。同时,根据有限元分析结果,进行箱梁局部应力应变分析,得到箱梁不同水平下的疲劳寿命。最后,结合疲劳损伤和疲劳断裂理论进行箱梁的疲劳裂纹扩展行为及破坏过程和寿命预测研究,分析了正弦波疲劳荷载作用下箱梁中的钢腹板、PBL剪力连接件以及钢板翼缘等部件的疲劳裂纹萌生及寿命预测结果与试验结果吻合较好。研究表明：根据美国规范AASHTO2004中C类标准进行工程设计和疲劳寿命估算与试验符合较好,同时采用Palmgren-Miner线性累积损伤疲劳准则能有效地计算变幅疲劳载荷下箱梁的疲劳损伤及断裂破坏过程,为实际工程中箱梁疲劳性能设计提供参考。     

基于等效结构应力法的汽车后桥疲劳寿命分析

汽车支撑后桥是汽车底盘中主要的受力部件,承受着各个方向的载荷,其主要的损伤形式是在交变载荷作用下发生的疲劳失效。CAE仿真技术的广泛应用使得车身及零部件结构设计进入了一个崭新的阶段。本文首先利用三维软件CA-TIA建立某型支撑后桥的三维几何模型,并利用Hypermesh软件建立相应的有限元模型,根据工况设定相应的约束载荷,利用Ansys软件对后桥进行静力分析。之后将有限元分析结果导入Fe-safe软件,利用等效结构应力法分析了后桥在典型工况下的疲劳寿命。对比实际的疲劳冲击试验和CAE分析结果,预测结果与实验结果基本吻合,后桥产品的疲劳寿命满足质量要求。证明CAE疲劳仿真技术可以合理有效的预测寿命,有助于提高产品开发的质量和周期。     

直蚌线发动机活塞疲劳分析

采用三维软件建立发动机活塞的几何模型.利用ANSYS有限元软件对活塞进行静力学分析,找到应力最大部位,运用ANSYS W orkbench疲劳分析功能对应力最大部位进行疲劳分析,得到疲劳寿命,为活塞的进一步改进设计提供理论依据.     

香蕉形直线振动筛疲劳分析

以4090香蕉形直线振动筛为分析对象,考虑铆钉联接对结构性能的影响,采用多点约束方法处理铆钉联接,建立有限元模型,对施加最大荷载时的振动筛做静力学分析,得到最大应力分布,确定结构最危险部位。考虑应力集中、疲劳缺口、尺寸、表面状态、加载方式等因素对结构疲劳寿命的影响,对材料的s-n曲线进行修正。在静力学分析结果的基础上,结合修正后的s-n曲线,对结构进行疲劳分析,最终得到振动筛疲劳寿命.     

基于有限元和多体动力学联合仿真的疲劳寿命预测

针对运动机构部件多轴疲劳载荷历程提取困难等问题，提出了基于联合仿真的疲劳寿命预测方法.结合有限元方法和多体动力学仿真分析获得部件的工作载荷历程，然后通过有限元方法和疲劳分析联合求解，预测部件的疲劳寿命.在动力学仿真部分，采用模态综合法获取部件的应力及载荷历程信息.寿命预测采用多轴裂纹萌生疲劳分析，其中部件的多轴特性通过二轴分析获得.以发动机曲轴部件为例，叙述了设计流程的应用过程.应用结果表明，该方法可以对疲劳事故的原因进行诊断，并且可以作为采用工艺强化措施的依据