某SUV前副车架强度与疲劳性能仿真与试验研究

为了提高某前置前驱SUV前副车架的可靠性,对其进行强度与疲劳分析,综合运用有限元方法、多体动力学理论、强度分析理论、疲劳分析理论,通过建立的前副车架三维模型与多体动力学刚柔耦合模型,分析副车架在不同工况下的强度和疲劳特性,并对副车架进行强度及疲劳试验。仿真结果表明,在直线行驶、转向工况下转向器连接点位置变形量分别为2.924 mm、3.411 mm,稳定杆及扭力臂位置变形量分别为3.383 mm、2.695 mm。强度试验结果表明,在直线行驶、转向工况下转向器连接点位置变形量分别为3.263 mm、3.622 mm,试验数值较仿真结果分别高出11.59%、6.19%;稳定杆连接点及扭力臂连接点变形量分别为3.538 mm、2.957 mm,试验结果较仿真数值分别高出4.58%、9.72%。结果表明试验结果与仿真结果差别并不明显,副车架在各点处变形量符合设计。副车架疲劳试验结果表明,扭力臂疲劳试验80万次、制动力疲劳试验40万次、侧向力疲劳试验80万次后副车架未出现裂纹及塑性变形,副车架疲劳特性满足要求。     

基于道路载荷谱的副车架疲劳分析及优化

使用杂合车安装路谱采集传感器,采集耐久试验场路谱载荷。基于实测试验场载荷谱数据,建立整车多体动力学模型进行虚拟载荷迭代,得到副车架各连接点上的载荷时间历程曲线。建立副车架有限元模型计算得到结构的强度计算结果,再结合载荷时间历程曲线通过FEMFAT软件计算得到副车架疲劳损伤结果。对不满足疲劳耐久性能要求的结构进行优化,修改后结构有效降低了疲劳损伤值,最终满足疲劳损伤设计要求。基于该流程可以在研发设计阶段发现副车架结构的疲劳设计薄弱点,大大缩短开发周期、节省试验开发成本。     

混凝土搅拌车副车架多轴疲劳分析

以CAE技术为基础,对某厂13方混凝土搅拌运输车的副车架结构进行多轴疲劳分析。为了能够准确预测车架结构的疲劳寿命,采用有限元分析和多体动力学相结合的方法。在有限元软件ANSYS中建立了车架的有限元模型并进行强度分析;通过多体动力学模型仿真整车在B级路面的随机激励下的运动状态,提取钢板弹簧与车架连接位置的载荷历程;并在此基础上根据车架材料的疲劳性能数据和合适的疲劳损伤模型利用疲劳分析软件FE-Safe进行了车架的多轴疲劳分析,得到了车架的疲劳寿命分布情况以及容易发生疲劳失效的位置。分析结果与路试结果对比表明,该方法可在设计阶段有效预估汽车关键零部件在非比例载荷作用下的疲劳寿命。     

搅拌车副车架疲劳强度优化

以CAE技术为基础,对13方混凝土搅拌运输车副车架进行结构分析、疲劳寿命分析,并提出优化方案。应用CATIA软件建立副车架实体模型,将模型导入ANSYS Workbench15.0中,得到有限元模型;考虑搅拌车典型工况进行静力学分析,获得副车架在各工况下的应力应变情况;在静力学分析基础上,使用Fatigue Tool对其疲劳寿命进行分析评估,找出应力集中点和容易产生疲劳失效的部位,得到疲劳分析结果。用解析法验证有限元分析的正确性。针对车架疲劳寿命分析反映出来的问题,建议主要在材料、结构和工艺三方面对车架进行优化,提出优化方案。     

汽车前副车架轻量化设计

对原前副车架结构和材料进行优化设计,可以达到轻量化的效果。将前副车架的钢材替换为铝合金材料ZL114A,并利用CATIA三维建模软件对前副车架结构进行优化设计。经优化,前副车架质量由17 kg减少至11.76 kg,减重比例达30.8%,满足设计要求。使用Nastran软件对优化后的前副车架进行有限元分析,结果表明新结构满足各种汽车行驶工况下的强度、模态以及刚度性能要求,因此该轻量化设计方案可行,在不影响前副车架正常使用的情况下减轻质量。     

矿用车车架的疲劳寿命预测

为了得到矿用车车架的疲劳寿命,在有限元分析软件Ansys中建立车架的有限元模型,利用六面体单元对模型进行网格划分。经过有限元分析,得到车架在不同工况条件下的应力仿真数据,并与试验测得的应力值进行对比,得出误差在10%以内,从而验证所建模型的准确性。据此建立整车动力学仿真模型,根据自卸车在工作时的真实路况,采用随机不平路面作为输入,同时根据车架材料的S-N曲线,使用Ncode软件得到车架的疲劳寿命范围,从而验证车架是否满足工作需求。     

基于虚拟仿真的某车型副车架性能分析

利用ADAMS/Car建立某车型的整车模型,并对整车模型的12种工况进行动力学仿真分析。先求出副车架各安装点的载荷,然后利用Hypermesh建立副车架的有限元模型,再利用Nastran进行副车架的模态、刚度和强度分析,并通过试验验证设计的可靠性,缩短了产品开发周期,提升了企业自主开发能力。     

基于pave路谱后悬副车架耐久分析

将有限元方法应用于某车型后悬副车架的研发阶段。通过六分力测试系统实测某车型试车场的pave路谱载荷,结合多体动力学分析以及CAE应力分析等手段,对副车架进行了结构耐久性分析,预测结构薄弱区域。形成一套基于pave路谱的后悬副车架耐久分析方法,该方法也适用于其它底盘件耐久分析。     

某乘用车前副车架钣金开裂问题的分析与改进

针对某乘用车在前期道路试验中出现的前副车架钣金开裂问题,基于前副车架的有限元强度分析进行了结构优化,通过仿真分析确定了最终的结构优化措施,并通过了多轮道路耐久试验的验证,比较科学及合理地解决了前副车架钣金开裂问题。     

轻量化搅拌车副车架设计与多轴疲劳分析

针对中国重汽集团青岛重工有限公司某款12方轻量化搅拌车副车架使用过程中出现的疲劳破坏问题,文中以此作为研究对象,对该款轻量化搅拌车副车架进行设计改进。利用Pro/E和Workbench等软件对改进后的副车架进行载荷计算及危险截面的应力分析,并将分析结果进行试验验证。在此基础上基于多轴疲劳理论,使用ncode designlife软件对复杂工况下的副车架多轴疲劳安全系数进行模拟分析。结果表明：CAE分析所得的结果与实际情况十分接近;副车架多轴疲劳安全系数分析方法为复杂工况下副车架的疲劳寿命计算提供了依据,具有一定的指导意义。     

随机应力循环下结构疲劳寿命和可靠性的计算

将以往对应力循环二维分布特性的研究转化为对一次应力损伤一维分布特性的研究,基于应力损伤的Ｍａｒｋｏｖ性,研究了一次应力损伤服从指数分布时就总损伤的分布规律,给了了结构疲劳寿命和可靠性的计算方法,文末给出了本文方法在３００ｔ转炉倾动机构疲劳设计中的应用。     

受面内载荷的层压复合材料的层间应力分析

研究任意多向铺层层压复合材料层间应力的有限元分析方法。分别考虑两种建模方法，一种是采用8结点等参实体单元逐层进行离散化，每个子层都视为正交异性材料；另一种方法是在子层面内采崩4结点板元进行离散化，而在层间采用刚性元和弹簧元进行离散化，称为准三维模型。计算实例为两种不同铺层的T300／QY8911碳纤维／双马树脂层压板条，其中一个板条连续，另一个含圆孔，均受到面内拉伸载衍作用。采用的计算软件为MSc．Nastran。计算结果表明，在受拉板条的自由边和孔口附近存在不能忽视的层间应力。两种建模方法有各自的特点，计算结果可以互相印证，而后一种方法更加灵活和有更广泛的适应性。     

大型组合机架的疲劳寿命分析

针对大型模锻压机机架的疲劳失效形式,在承受拉、压复合作用下,以等效应力作为裂纹寿命估算的依据,并采用有限元进行疲劳寿命数值分析。分别计算不同应力集中系数、过载荷、残余应力、表面粗糙度取值下的疲劳寿命,并进行相应的敏度分析。通过仿真分析,得到影响疲劳寿命的关键因素变化趋势,为改进疲劳寿命提供直接依据。     

比例与非比例加载下多轴疲劳断口分析

利用扫描电镜对多轴比例和非比例加载下的薄壁管多轴疲劳试样的断口表面进行扫描观测分析。根据试件不同加载路径下的疲劳断口观测结果,研究多轴疲劳裂纹萌生及扩展机理。结果分析表明,比例加载下疲劳断口形式与单轴情况相似,具有Ⅰ型疲劳条纹特征。非比例加载下断口形式主要表现为Ⅰ型与Ⅱ型混合型断口特征。结合多轴非比例加载下的宏观力学条件,在微观机理方面探讨多轴非比例循环下的附加强化机制。     

金属简支圆板在边缘均布载荷作用下的塑性极限解

采用双剪统一屈服准则首次对金属类材料的简支圆板在边缘均布载荷作用下的塑性极限进行求解，得出相应的统一解形式。已有的Tresca准则、vonMises准则、双剪应力准则的解答是文中解答的特例或逼近。并得到圆板的极限载荷随不同屈服准则以及边缘载荷内半径的变化曲线。     

随机载荷作用下汽车驱动桥壳疲劳寿命预估

运用三维造型软件Pro/Engineer建立某型商用车驱动桥后桥壳的实体模型.依据有限元基本理论,在MSC.Patran中进一步建立该桥壳的有限元模型,利用有限元分析系统MSC.Nastran进行桥壳的应力分析和模态分析.同时建立与该桥壳相匹配的某型商用车的整车多体动力学系统模型,并进行在不同等级的虚拟路面上的整车动力学分析,得到作用在桥壳弹簧座上的随机载荷历程.综合有限元分析获得的应力结果和以上所得到的随机载荷历程数据,利用专业级疲劳分析系统MSC.Fatigue,进行桥壳整体基于S-N法的单事件和多事件复合工况下疲劳性能分析,给出桥壳疲劳寿命的分布情况和最危险点的寿命值.通过与台架疲劳试验的桥壳失效情况相对比,预估结果与试验结果一致.     

低幅载荷对汽车前轴疲劳寿命影响的试验研究

为了探讨基于载荷特性的汽车结构件轻量化设计理论与方法，采用汽车前轴实物物理试验的方法，比较系统地研究某汽车前轴在低幅交变载荷作用下结构疲劳寿命的变化趋势，发现在低于疲劳极限的低幅应力区内存在一个强化载荷区。用强化载荷区内的不同载荷对前轴进行预锻炼，前轴的疲劳寿命有不同程度的提高。既使在高低载荷交替作用的条件下，低载强化效果依然存在。结构的寿命由强度衰减速率和强度提高速率共同决定，而不是仅由损伤决定。     

一种新的随机多轴疲劳寿命预测方法

提出一种多轴随机载荷下的疲劳寿命预测方法。该法首先基于von Mises等效应变和等效应力概念、符号修正公式以及传统的单轴雨流计数法,提出一种多轴随机载荷下的循环计数方法。此法主要针对多轴随机载荷下vonMises等效应变和等效应力历程中的符号丢失问题,建议采用一种符号公式来加以修正,以便于结合单轴雨流计数法对修正后的von Mises等效应变历程进行较为精准地循环计数,从而不仅有利后续疲劳损伤的正确估算,还可使单轴循环计数法能有效地应用于多轴载荷—时间历程。然后分析von Mises等效应变循环内的应变状态,并定义该循环内的临界平面和构造损伤参量的基本参数。最后,将提出的计数方法结合几种常见的临界面多轴疲劳损伤模型以及线性损伤定律,对随机拉—扭加载下的En15R钢薄壁管疲劳试件进行寿命预测验证,预测结果与试验结果吻合较好。     

随机载荷下材料疲劳寿命可靠性分析的智能仿真系统

将疲劳累积损伤看作是非稳态过程,摒弃了能量均匀耗散及线性累积损伤理论假设,采用神经网络技术准确描述其与材料性能、载荷应力间复杂的非线性映射关系,真实描述了材料疲劳损伤过程;建立了疲劳失效动态准则,综合考虑了材料疲劳性能及载荷的随机性,能够正确反映两者的个体性能及相互关系。并运用离散事件仿真原因,构造了材料疲劳可靠性分析的智能仿真系统,用以准确地进行疲劳可靠性分析。经正火35钢随机载荷疲劳试验验证,其可靠性分析精度较高。     

深水导管架海洋平台随机疲劳寿命靠性分析

简述基于谱分析方法的深水导管架海洋平台疲劳寿命可靠性理论,以200m水深导管架海洋平台为研究对象,将随机波浪载荷的长期分布假设为由应力范围服从Rayleigh分布的短期海况组成.采用有限元方法,通过对深水导管架海洋平台施加时间域规则波来确定传递函数,并以此由波浪谱导出各计算点处的应力谱.根据Miner线性疲劳累积损伤理...