基于有限元法的某车型白车身耐久分析

运用惯性释放方法得到某车型白车身有限元模型的应力分布状况,再通过六分力传感器测得该车型在试车跑道上的道路载荷,结合多体动力学分析等多重CAE手段,对该车型白车身进行结构耐久分析;计算疲劳寿命,对寿命较短的区域进行改进,以减少白车身结构耐久性风险。     

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。     

考虑冲压成形影响的车身零件疲劳性能研究

车身零件冲压成形过程中产生的残余应力和厚度变化对其疲劳寿命有重要影响,而目前常用的基于有限元结果的疲劳分析方法中,常常忽略了实际零件冲压成形所带来的影响,导致分析结果与实际情况不相符.文中将有限元网格映射算法、平均应力修正法相结合,以某车尾端横梁为例,在疲劳有限元分析中引入成形信息,并将成形残余应力作为疲劳外载荷施加,研究成形性因素对车身结构疲劳寿命的影响.研究结果表明,考虑成形比未考虑成形影响的疲劳分析结果更接近实验结果.最后,基于分析结果提出零件优化设计方案.     

基于多体动力学模型的车身载荷谱获取及疲劳寿命评估

为有效地评估某轻客车身结构的疲劳寿命,首先利用Adams软件建立该车型的多体动力学模型,并根据实测数据进行了模型对标,验证了模型精度.然后基于实测道路载荷谱,综合应用虚拟迭代及疲劳寿命分析方法,复现了样车在试验场所采集的加速度、位移及力等响应信号,提取了车身与悬架各外连点的动态载荷.计算了车身的疲劳寿命,后排座椅支架加强筋圆角处存在疲劳失效风险,与道路耐久试验的失效结果基本一致,通过采用提高材料牌号的改进措施使得此车身结构通过了道路耐久的验证,表明了此分析方法的工程可行性.实践证明虚拟迭代与疲劳寿命分析相结合的方法能够有效地支持车身结构疲劳寿命的评估,具有一定的工程参考价值.     

一种考虑载荷周期分解疲劳寿命计算的结构拓扑优化方法

目前结构拓扑优化计算中较少考虑疲劳寿命计算,结合双向单元生长进化拓扑优化算法,给出了一种在优化迭代计算中考虑疲劳寿命计算的结构拓扑优化方法.首先,对连续时域载荷谱进行疲劳计数和周期分解得到不同载荷范围的单元基础载荷周期,将最危险的单元载荷周期作为计算载荷经有限元分析得到应力幅值以及平均应力;其次,根据Morrow修正和...     

兆瓦级风电齿轮增速箱箱体有限元分析

风电齿轮增速箱是兆瓦级风力发电机组的关键部件。应用有限元法,对风电齿轮增速箱箱体进行静强度分析和疲劳分析。在SolidWorks软件中建立箱体的几何模型并且进行简化处理,再将简化后的模型导入Ansys workbench环境下划分网格,根据风电齿轮箱的实际运行情况确定其边界条件及所受载荷,计算求解其应力、应变和变形。根据计算结果分析结构中可能存在的危险区域并提出了改进方案。在此基础上进行疲劳强度分析。通过对疲劳载荷谱的合理简化,计算出寿命、安全系数、损伤和等效交变应力。根据计算结果分析确定结构危险区域疲劳寿命是符合设计要求。     

简化等效结构应力法车体焊点疲劳寿命评估应用研究

为简化建模流程和计算过程，引入简化等效结构应力法分析点焊结构的疲劳寿命。首先，介绍简化后的点焊有限元建模及简化等效结构应力法的原理；其次，建立某不锈钢车体(包括点焊接头)的有限元模型，以EN 12663标准中提供的三个方向加速度表示的动态载荷为车体疲劳载荷，对比分析简化等效结构应力法相较其它方法的优势。最后，选取危险部位的12个焊点进行疲劳评估。计算结果表明：基于简化等效结构应力的点焊疲劳预测方法具有较高精度，可以用于点焊车体焊点的疲劳寿命的预测。     

基于多因素修正的超越离合器保持架疲劳寿命分析

以超越离合器保持架为研究对象,针对其交变载荷作用下易发生疲劳断裂的现状,首先利用有限元分析手段获得其模拟载荷谱,然后建立残余应力修正载荷谱的数学模型并在此基础上完成模拟载荷谱的修正,最后将修正后的分析载荷谱及材料的疲劳性能参数导入多因素修正后的名义应力法疲劳寿命计算软件中,对保持架的疲劳寿命进行求解,并通过台架试验加以验证。通过对比数值分析与试验可以发现结果基本吻合,基于多因素复合修正的疲劳寿命分析方法不仅增加了分析数据的可靠性,而且为零件疲劳寿命预估提供了新的技术路径。     

基于裂纹萌生期限的典型零件剩余寿命预测

将有限元分析方法与疲劳寿命预测相结合,以曲轴为对象,对循环载荷导致的疲劳断裂进行了研究。以实际裂纹检测精度定义的疲劳裂纹萌生极限尺寸为计算标准,通过ABAQUS有限元分析计算整体应力应变,采用子结构分析由名义载荷得出的局部最大名义应力载荷谱,结合Ohij疲劳寿命法则准确计算出裂纹萌生期限,实现了基于裂纹萌生的剩余寿命预测。     

随机载荷循环作用下的机械结构疲劳寿命预测模型

基于名义应力法建立了随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型。分析了结构所受循环载荷作用的不确定性特征,在以循环载荷作用次数为寿命度量指标框架下,运用概率加权法和线性Miner累积损伤法则,分别建立了疲劳寿命与应力之间关系分别服从指数函数和幂函数两种形式时,随机载荷循环作用下的结构疲劳寿命预测模型,并运用所建立的模型对某转动轴的疲劳寿命进行了预测研究。     

不同焊缝类型对宽轮距转向架构架疲劳分析的影响

转向架是单轨车辆核心的部件之一,承担着车辆的牵引、制动和承载作用,直接影响到车辆运行的安全性和可靠性。其中构架又是转向架的承载主体,传递并衰减轮轨与车体的振动。宽轮距转向架构架通过焊接和大量螺栓连接,事实上,在复杂的动载荷作用下,疲劳破坏主要从焊缝和螺栓连接处开始。对于焊接结构,由于焊接接头部位存在较大的应力集中,且常伴随有各种焊接缺陷,因而是最容易发生疲劳破坏的区域。所以焊缝结构疲劳分析及优化在设计阶段尤为重要。     

基于nCode Design-Life传动轴可靠性分析

根据链传动提升系统的结构,计算了提升传动轴的受力。基于ANSYS Workbench对其做静态分析得到其应力分布云图,将有限元分析结果导入至疲劳分析软件nCode Design-Life中,对传动轴进行疲劳可靠性分析,得到传动轴在循环载荷作用下的疲劳结果云图以及各节点的疲劳寿命图,验证了传动轴的可靠性。     

石油钻机井架底座的疲劳寿命预测

根据允许应力幅值法研究了石油钻机井架底座钢结构疲劳寿命的工程预测方法,分析了钻机起下钻作业疲劳荷载谱以及等效应力幅系数的计算方法,提出了石油钻机结构疲劳寿命计算的结构流程.最后以海洋70LDB钻机为例进行了疲劳寿命计算,计算结果表明,该型钻机设计合理,有较大的寿命安全系数.同时也验证了该疲劳寿命计算方法可以有效应用于石油钻机井架底座的疲劳设计,具有良好的工程应用价值.     

水平轴风电机组轮毂疲劳损伤计算方法

结合有限单元法和雨流计数法,利用名义应力法开发了一种用于水平轴风电机组轮毂疲劳损伤计算的方法.以某2.0MW水平轴风电机组轮毂为算例,分析了轮毂疲劳载荷产生的原因,在计算风电机组轮毂时序疲劳载荷的基础上,通过使用有限元分析选取轮毂疲劳热点,对轮毂疲劳应力进行雨流计数统计,结合轮毂结构S-N曲线计算了轮毂在20年运行寿命...     

近海废弃物收集系统压缩装置的疲劳寿命分析

针对近海废弃物收集系统中压缩装置在焊接处易产生裂纹等问题,对压缩装置的推板进行了疲劳寿命分析。首先基于有限元法对推板进行静力学分析,得到推板在理论载荷和约束下的应力应变云图。结果表明:推板强度能够满足设计要求,最大受力区域位于推板顶部,推板变形较大。为保证推板的安全性,对推板的结构做出改进,并进一步对改进后的推板做静力学分析。结果表明:改进后的推板变形量减小的同时强度依然满足设计要求。将改进后推板的强度分析结果导入Ansys Workbench疲劳寿命分析模块中,在推板的应力历程和疲劳特性S-N曲线的基础上,对推板的疲劳寿命进行预测。结果显示:推板的疲劳寿命最小值为9.2×10⁶次;在最大基本载荷扩大1.1倍后,推板的疲劳寿命循环次数为4.1×10⁵次;推板的整体结构相对安全,但与推板相连的液压缸基座处应力最大,产生疲劳裂纹的可能性最大。     

高速列车车体加速寿命试验载荷谱编制及分析

铝合金车体是高速列车的关键核心部件,设计中需要满足超长疲劳寿命要求。工程中,为避免实际运行中发生疲劳失效,同时降低试验成本,常采用加速寿命试验方法。采用车辆系统动力学方法计算获得车体随机载荷谱,对载荷谱进行处理,得到载荷频次图;基于FKM标准,编制三种载荷比下1×10⁷次循环对应的车体加速载荷谱;采用有限元法,分别施加三种载荷比条件下的载荷谱,得到对应的加速系数;分别采用线性及非线性损伤累积理论,分析载荷块谱的加载顺序对车体损伤累积的影响。得出结论：在原始载荷谱和加速载荷谱作用下,车体结构各点疲劳损伤均小于1,满足设计要求;分别提高载荷比至P=1/3和P=2/3,对应的加速系数为12.75和218.65;载荷谱加载顺序对车体疲劳累积损伤有影响：以P=2/3为例,高-低顺序载荷谱循环632次时,损伤值累积达1,而对应相同的损伤值,低-高顺序载荷谱仅需要循环614次。结果表明车体承受载荷存在低应力幅占优的特点,即低-高加载顺序具有更好的加速效果。对车体加速寿命试验载荷谱的编制及分析方法研究,为车体台架疲劳试验提供理论依据及科学指导。     

基于行驶仿真试验的齿轮疲劳寿命分析

利用虚拟样机模型,通过行驶仿真试验获取了传动箱齿轮在各任务剖面的动态载荷谱。通过三维接触应力分析,得到了齿轮危险点的应力-时间历程,用插值法对恒转矩下获得的仿真载荷进行了修正,分析了载荷的分布规律,采用权系数法确定了多工况的二维联合概率分布函数,建立了传动箱齿轮在全寿命里程的疲劳设计谱。采用二维概率Miner准则计算了零件的疲劳寿命,并分析了相关参数对齿轮寿命的影响。     

BGA结构无铅微焊点的低周疲劳行为研究

基于塑性应变能密度概念提出微焊点低周疲劳裂纹萌生、扩展和寿命预测模型,阐明其与连续介质损伤力学的联系,评估应力三轴度对预测模型的影响,并通过试验和数值计算相结合的方法确定出微米尺度球栅阵列(Ball grid array,BGA)结构单颗Sn3.0Ag0.5Cu无铅焊点(高度为500～100 μm,焊盘直径为480 μm)疲劳裂纹萌生和扩展模型中的相关常数。研究结果表明,疲劳裂纹萌生和扩展循环数与每个循环所产生的塑性应变能密度均呈幂函数关系;应力三轴度会影响疲劳裂纹扩展速率,并最终影响焊点的疲劳寿命;应力三轴度与加载方式有关,拉伸载荷下焊点的应力应变行为受异种材料界面和封装结构力学约束作用的影响,应力三轴度随焊点高度降低而明显升高;而剪切载荷作用下焊点中的力学约束十分有限,焊点高度变化对应力三轴度的影响非常小;测得的高度为100 μm焊点的疲劳裂纹扩展相关常数可以很好地用于预测其他不同高度焊点的疲劳寿命,表明所提出的预测模型可以有效地减小由几何结构和体积变化造成的塑性应变能集中现象对焊点疲劳寿命的影响。     

Assessment of fatigue life of remanufactured impeller based on FEA

Predicting the fatigue life of remanufactured centrifugal compressor impellers is a critical problem. In this paper, the S-N curve data were obtained by combining experimentation and theory deduction. The load spectrum was compiled by the rain-flow counting method based on the comprehensive consideration of the centrifugal force, residual stress, and aerodynamic loads in the repair region. A fatigue life simulation model was built, and fatigue life was analyzed based on the fatigue cumulative damage rule. Although incapable of providing a high-precision prediction, the simulation results were useful for the analysis of fatigue life impact factors and fatigue fracture areas. Results showed that the load amplitude greatly affected fatigue life, the impeller was protected from running at over-speed, and the predicted fatigue life was satisfied within the next service cycle safely at the rated speed.