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。     

QFP焊点形态模拟及随机振动疲劳寿命预测

针对电子设备中翼型焊点的振动可靠性问题,介绍了电子设备元器件焊点在随机振动载荷下的仿真分析的通用方法。通过Surface Evolver软件得到了某机载电子设备元器件焊点的形态预测模型,然后结合Hypermesh将模型导入到ABAQUS有限元软件中完成有限元模型搭建;在有限元软件中,对模型加载随机振动载荷,采用Steinberg模型,结合Manson高周疲劳经验公式及Palmgren-Miner线性疲劳损伤累计准则;得到了焊点随机振动载荷下的可靠性寿命,研究成果对电子设备元器件焊点的失效分析具有实用价值。     

SMT焊点疲劳寿命的预估

表面组装工艺的优劣直接影响印制电路板组件的质量及可靠性,进而对整机系统的可靠性能产生决定性影响。特别是,无铅元器件有铅焊料的混装技术较为复杂,相比传统有铅工艺,具有更高的焊接峰值温度和更窄的工艺窗口。其焊点失效主要是由于产品周期性工作导致的温度变化以及外界环境周期性的温度变化,导致产品的互连焊点发生周期性的应力应变作用,引起焊点的热疲劳和蠕变疲劳,进而发生互连失效。为提升电子产品的质量和可靠性,基于PCBA组件的典型工作剖面及装备使用的环境条件,以组件中有高可靠性风险的器件为工艺研究对象,制备了菊花链线路的寿命评估板,设定典型应力水平的温度循环开展试验,并根据加速模型进行外推,预测了焊点寿命数据。     

PBGA焊点的热疲劳寿命分析

采用焊点阵列数学分析的方法得到阵列在热循环载荷作用下,由于元件、焊点及基板的热膨胀系数不匹配所产生的阵列对关键点焊点的热位移影响。然后利用焊点盛开有软件得到焊点的形态,通过编制相关转换程序进行关键焊点的非一有限元分析,从而得到关键焊一内的最大变值,利用低周热疲劳寿命预测公式得到焊点的热疲劳寿命。     

电动汽车电池箱连接器的扫频仿真与优化

随着电动汽车电池箱快换技术成为电动汽车充换电领域的新兴技术之一,国内外对充换电电池箱的安全性及可靠性提出了更高的要求。电连接器作为快换电池箱的重要组成部分,其可靠性将直接影响整个设备系统能否进行可靠平稳的工作。首先,利用Pro/E、Hypermesh等虚拟样机软件,对连接器数字样机进行模态计算与分析,获得电池箱连接器的模态参数及其各阶模态频率,然后在此基础上对连接器进行单位激振力扫频分析,重点研究连接器公板导柱和母板定位孔之间距离增量在不同频率下的扫频结果,分析出现偏移的振型,提出改进振型的方法,提高电池箱连接器的连接稳定性。     

基于扫频法的电动汽车快换电池箱结构仿真与优化

通过对快换电池箱数字样机的计算模态数值分析,利用虚拟样机软件Catia、Hypermesh和MSC.NASTRAN进行辅助计算,获得电池箱内、外箱的模态参数,得到了描绘结构的各阶模态频率,在此基础上,对电池箱进行加速度扫频分析,重点研究了电池箱内箱安装边缘和外箱插针之间距离在不同频率下的扫频结果,分析了造成偏移的振型,提出改进振型的方法,提高了电池箱的刚性,快换电池箱在路试过程中表现出良好的抗振性能.     

基于疲劳寿命预测的齿轮箱箱体结构优化

针对某型内燃机车齿轮箱箱体出现裂纹,建立齿轮箱有限元模型,运用随机振动疲劳理论和Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤理论进行寿命预测.原始结构的寿命预测与实际统计结果仅相差2.6万公里,并基于原始结构的有限元结果提出两种优化结构,其疲劳预测寿命分别高于原始结构的103.2万公里和176.3万公里.经过模态与激励...     

倒装芯片封装结构中SnAgCu焊点热疲劳寿命预测方法研究

由于焊点区非协调变形导致的热疲劳失效是倒装芯片封装（包括无铅封装）结构的主要失效形式.到目前为止,仍无公认的焊点寿命和可靠性的评价方法.文中分别采用双指数和双曲正弦本构模型描述SnAgCu焊点的变形行为,通过有限元方法计算焊点累积蠕变应变和累积蠕变应变能密度,进而据此预测倒装芯片封装焊点的热疲劳寿命.通过实验验证,评价上述预测方法的可行性.结果表明,倒装芯片的寿命可由芯片角焊点的寿命表征;根据累积蠕变应变能密度预测的焊点热疲劳寿命比根据累积蠕变应变预测的焊点热疲劳寿命更接近实测数据;根据累积蠕变应变预测的热疲劳寿命比根据累积蠕变应变能密度预测的热疲劳寿命长;采用双指数本构模型时,预测的焊点热疲劳寿命也较长.     

断裂力学方法估算起重机箱型梁的疲劳寿命

本文用断裂力学方法分析了起重机箱型梁的疲劳寿命。应力强度因子幅作为疲劳裂纹扩展的主要参量，由裂纹扩展方程估算了箱型梁的疲劳寿命，并与实验结果作了比较。     

气孔缺陷位置对SMT焊点热疲劳寿命影响的数值分析

通过用统一的粘塑性本构方程描述SMT焊点的力学行为，对气孔缺陷在SMT焊点中不同位置的情况建立二维有限元分析模型，并采用有限元方法分析了气孔位置对SMT焊点疲劳寿命的影响。分析发现，与无缺陷焊点相比，气孔使焊点中应力应变分布发生了改变，使焊点疲劳寿命缩短；焊角、焊趾和焊点中部位置的气孔对焊点中的应力应变和焊点的疲劳寿命影响较小，而焊点根部气孔的影响则显著。     

基于等效裂纹法的桥(门)式起重机箱形梁疲劳寿命估算

针对起重机箱形梁结构及其受力情况复杂的特点,提出了一种以疲劳试验数据为基础的等效裂纹法来估算疲劳寿命。疲劳试验数据能够很好反映结构疲劳危险处的应力集中影响。箱形梁疲劳危险点处的应力集中影响可以大概等效为一未焊接平板上具有一等效裂纹,并用Paris公式计算等效裂纹的扩展寿命。通过将该方法的估算结果与文献中的疲劳试验结果进行对比分析,文中方法对于常幅载荷作用下的疲劳寿命估算是有效可行的,而对于变幅载荷作用下的疲劳寿命估算还有待进一步研究。     

电动汽车电池箱结构强度的有限元分析及其改进设计

以软件Ansys/Workbench为分析平台和利用有限元分析方法,针对某企业现有的某型号电动汽车电池箱结构,计算颠簸路面上急刹车和急拐弯两种工况下的电池箱的强度,并将某一节点等效应力值的有限元分析结果和理论计算结果进行对比,验证有限元分析模型的正确性。根据有限元分析结果,局部产生应力集中现象,整体应力有改进设计的余量,对结构应力集中处进行改进设计。利用软件Ansys/Workbench就该箱体各部件尺寸参数对箱体最大等效应力和重量的灵敏度进行分析,根据灵敏度分析结果选择设计变量,以箱体构件的最大应力为状态变量,以箱体总质量为目标函数,对该箱体进行轻量化处理。     

基于电阻变化的高周疲劳寿命预测

研究金属材料在不同损伤机理时的基于电阻变化的损伤定义，在传导电流的导电截面与承载截面等价的假设条件下，其与有效截面的损伤定义等价。针对纯弯旋转高频疲劳试验，分析考虑材料损伤分布不均匀及电阻率变化的损伤最大值的测量公式，其具有超几何函数的形式；分析表明在材料损伤为0－0．6时其与假设损伤均匀且不计电阻率的情况差别不大，并提出一种近似公式。对结构钢的高周疲劳进行测量，结果与理论预测能较好符合。     

某型汽车起重机起重臂的应力和应变疲劳寿命预估

以某型现役汽车起重机起重臂钢结构为研究对象,基于单位载荷下的名义应力谱和FE-SAFE(durability analysis software for finite element models)耐久性分析软件,建立起重臂钢结构件的应力及应变疲劳寿命预估模型,给出该材料的应力及应变寿命曲线,并分别采用应力、应变疲劳损伤模型,对该型起重臂钢结构的疲劳寿命进行预算。预算结果表明该型起重机起重臂结构工作30 978个循环时出现裂纹,而其使用寿命为392 699个工作循环。计算结果与试验结果对比得出:两种寿命预估模型结果与试验值基本符合,故该型现役起重机检修周期和使用寿命的制定应采用两种疲劳寿命预估模型综合考虑。     

基于强度退化的金属材料疲劳寿命预估

为了进一步研究疲劳过程中金属材料剩余强度退化的规律,从疲劳损伤的定义出发,建立了剩余强度退化模型.根据前人的试验数据来验证本模型的正确性,通过与其他学者模型计算数据对比表明文章所建立模型提高了计算精度.同时基于所建立剩余强度退化模型提出一种改进的等损伤模型,由此推导出疲劳累积损伤模型.将此累积损伤模型应用于两级载荷下疲...     

基于疲劳试验和断裂仿真的地铁障碍物检测装置寿命预测

运用IEC61373标准的振动激励谱,将某地铁转向架障碍物检测装置作为研究对象.结合有限元法和台架振动试验对障碍物检测装置的随机振动疲劳强度进行了研究,并对铝横梁焊接接头疲劳薄弱点进行剩余寿命预测.基于频域法,结合Miner线性累积损伤理论,得到加速度激励下障碍物检测装置仿真寿命结果,将其与台架振动试验结果进行比较,验证了疲劳仿真分析的准确性.采用子模型边界技术将铝横梁分离出来,并对其疲劳薄弱点应力谱进行当量折算,在评估点插入初始裂纹后进行剩余寿命预测.结果 表明,基于断裂力学评估带初始裂纹铝合金焊接接头的剩余寿命是合理的,为工程应用提供了一定的参考.     

基于响应面法传动直轴疲劳寿命优化

针对传动轴提前发生疲劳失效问题,开展对应力状态及寿命的研究,通过对实测载荷的分析,得出传动轴提前发生疲劳失效的原因是左右两侧花键输出载荷不一致,利用有限元软件建立传动轴有限元模型,得到传动轴右侧齿根处应力最大,是传动轴的薄弱部位.采用响应面法和遗传算法对传动轴的结构参数(齿根圆角、花键过渡圆弧及光轴圆弧槽深)进行优化,...     

FATIGUE LIFE PREDICTION OF CRANKSHAFT MADE OF MATERIAL 48MnV BASED ON FATIGUE TESTS,DYNAMIC SIMULATION AND FEA

S-N curve and fatigue parameters of 48MnV are obtained using small sample tests and staircase or up and down method, which paves the way for predicting fatigue life of crankshaft made of 48MnV. The fatigue life of the crankshaft of a six-cylinder engine is calculated using different damage models such as S-N method, normal strain approach, Smoth-Watson-Topper (SWT)-Bannantine approach, shear strain approach, and Fatemi-Socie method based on dynamic simulation and finite element analysis (FEA) of crankshaft. The results indicate that the traditional calculation is conservative and the residual fatigue life of crankshaft is sufficient to maintain next life cycle if the crankshaft is remanufactured after its end of life.     

基于循环J积分的压力容器疲劳寿命预测的数值模拟

开发出一种基于三维弹塑性循环J积分( J)的压力容器疲劳寿命预测的数值模拟技术。对1台含内壁纵向表面裂纹的实物压力容器进行有限元数值模拟计算和试验测试,结果显示：初始椭圆形表面裂纹在疲劳扩展过程中形状逐渐趋圆并保持圆形继续扩展。裂纹疲劳扩展过程是一个非等速的扩展过程,扩展速度呈现越来越快的趋势。基于J的疲劳寿命预测的数值模拟结果较之基于应力强度因子幅K的结果具有更高的精度,满足工程要求。该技术对于在役含缺陷压力容器的疲劳寿命预测具有重要的应用价值。