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。     

城市电动客车结构疲劳寿命仿真分析

采集了某城市电动客车在水泥混凝土路面下的垂向加速度信息,建立该车7自由度线性系统理论模型和以采集的悬架处加速度信号为输入的瞬态动力学有限元分析模型。计算获得整车的固有频率,动态应力和加速度时程曲线,通过对比由仿真和理论计算获得的整车固有频率,对比仿真和测试获得的车身某点加速度功率谱密度,验证了有限元模型的准确性。利用瞬态动力学的分析结果,采用msc.fatigue对客车骨架进行了疲劳寿命预测,指出结构的薄弱环节。最后建立一种简化模型,对比证明利用该模型快速的估算客车的疲劳寿命是有意义的。     

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.     

传动齿轮疲劳寿命的仿真分析

齿轮传动在雷达天线座传动系统中被广泛采用,目前正向着高速、低噪、轻质、精密的方向发展。针对雷达天线座齿轮传动系统的特点,以其末级一对渐开线直齿轮副为研究对象,运用协同仿真技术,结合了动力学分析与有限元静强度分析,对齿轮的疲劳寿命进行了预测,得到了齿轮的S-N曲线,为齿轮的设计与维护保障提供了依据。     

基于结构疲劳寿命可视化技术的虚拟疲劳设计

介绍了大型图形用户界面有限元软件、疲劳寿命预测模型、疲劳寿命可视化方法等结构疲劳寿命可视化相关技术。分析了我国机械产品虚拟疲劳设计的应用现状和提高产品设计水平的迫切性；阐述了基于“全场”疲劳寿命可视化技术的产品虚拟疲劳设计构想。以有限元软件ANSYS为平台，采用自行开发的疲劳寿命可视化模块Fatigue／ANSYS对某飞机起落架框进行了疲劳寿命可视化分析及虚拟疲劳设计优化。     

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。     

基于RecurDyn的三叉杆滑移式万向联轴器疲劳寿命预测

在运动学分析的基础上,运用RecurDyn软件建立三叉杆滑移式万向联轴器刚柔耦合动力学仿真模型,深入分析了传动元件滑杆的接触应力随输入轴和输出轴夹角、转动频率、负载等参数的变化规律。在此基础上,基于应力时间历程寿命计算准则对三叉杆滑移式万向联轴器进行疲劳寿命预测。研究结果为进一步分析三叉杆滑移式万向联轴器的动力学特性和润滑特性打下基础,为其结构设计和推广应用提供依据。     

基于CDTire的底盘部件疲劳耐久仿真分析

为了在车型开发前期有效排查底盘系统设计问题,基于CDTire轮胎模型,建立了虚拟路面底盘部件疲劳耐久仿真方法.根据轮胎试验数据建立高精度CDTire轮胎模型,应用3D扫描技术将试验场路面转换成数字路面,导入实际参数搭建某SUV底盘刚柔耦合模型,将三者结合进行多体动力学仿真.提取多体动力学结果中各零部件的路面载荷谱导入至...     

基于动态特性试验的半挂车架疲劳分析

针对大型特种半挂车架可靠性分析严重依赖样车的问题,提出了基于频域信息的随机载荷历程估算结构振动疲劳的方法。首先通过车架的模态与静载试验对比,验证了车架分析模型的正确性;然后进行频率响应计算得到传递函数,结合车架动载功率谱密度获得结构的应力功率谱密度;最后结合材料参数选择合适的疲劳损伤模型,利用频域方法预测车架结构的疲劳缺陷部位和寿命。通过疲劳试验验证了预测结果可信,为特种车架结构设计与改进提供更可信的方案。     

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.     

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。     

平地机半轴疲劳寿命预估及其台架疲劳试验

针对PY160平地机后桥链轮半轴实际载荷工况,编制了相应的8级载荷谱,利用载荷谱对改进前后的半轴进行疲劳寿命分析和预估,用等效强化对改进后的半轴进行室内台架疲劳试验。将半轴预估寿命,台架试验寿命及改进前后半轴的实际工程寿命进行对比和分析,验证了利用修正Miner法则与Goodman图线预估半轴疲劳寿命是可行和可靠的,满足实际工程需要的寿命预估,并为类似零部件的疲劳设计提供了方法和相关疲劳数据。     

基于不等间距灰色模型的疲劳寿命预测方法

运用不等间距灰色模型与传统Miner准则相结合的方法对结构件的疲劳寿命进行了预测。首先针对应力统计分级得出的相邻应力间距不相等的情况,构建了不等间距灰色模型,并用遗传算法优化不等间距灰色模型的背景值以保证模型的精度。其次运用不等间距灰色模型与Miner准则相结合,建立了疲劳寿命预测的灰色Miner方法。再次采用算例验证了不等间距灰色模型建模的精确性以及将不等间距灰色模型应用于疲劳寿命预测的合理性。最后将该方法应用到矿用自卸车A形架的疲劳寿命预测之中,不仅提高了A形架疲劳寿命的预测精度,而且证明了该方法对构件疲劳寿命预测的有效性。     

基于修正L-P模型的轮毂轴承载荷分布与弯曲疲劳寿命分析

以第三代轮毂轴承为研究对象,推导了弯矩作用下滚动体与内滚道、外滚道的接触变形与接触载荷,提出了更为准确的接触载荷分布计算模型,分析了不同工况下轮毂轴承内部接触载荷和接触角的周向分布规律。在轮毂轴承内部载荷分布的一次修正基础上,考虑不同位置角的滚道材料和滚动体的接触疲劳,利用乘积定律进行统计处理,得到了第三代轮毂轴承疲劳寿命的修正L-P模型。结合ISO281—2007寿命修正计算方法,针对润滑现象进行二次修正,得到了经过润滑修正的第三代轮毂轴承疲劳寿命模型。利用旋转弯曲疲劳试验机进行了轴承的弯曲疲劳试验,试验结果显示,该疲劳寿命模型计算得到的理论值与试验值的误差在10%以内,验证了模型的正确性。     

灰色模型在不确定性疲劳寿命预测中的研究

考虑影响疲劳寿命因素的不确定性,应用灰色理论进行疲劳寿命预测。提出了基于线性GM(1,1)模型和非线性灰色Verhulst模型预测构件疲劳寿命的新方法。利用试验数据进行分析和计算,结果表明:基于传统Miner方法的疲劳寿命预测误差为61.4%;基于线性GM(1,1)模型的预测误差为24.1%;基于非线性灰色Verhulst模型的预测误差降低到17.5%。基于灰色模型预测的结果均偏向安全,说明灰色模型在不确定性疲劳寿命预测中具有较好的预测精度和潜在的工程实用价值。     

基于损伤力学-临界面法预估多轴疲劳寿命

基于损伤力学理论建立的非线性疲劳寿命预估模型在多轴疲劳寿命预估中获得了广泛的应用,但该模型并未考虑损伤面发生的位置及其物理意义,将其与临界面法相结合提出一种新的多轴非线性疲劳寿命预估模型,新模型能够弥补现有的非线性疲劳寿命预估模型未考虑临界面物理意义的不足。新模型从损伤的角度来预估多轴疲劳寿命,不仅考虑了临界面上裂纹形成及扩展的物理意义、相位差对附加强化现象的影响,而且对非对称加载下的平均应变进行修正。新模型仅仅利用单轴疲劳试验数据以及单轴疲劳材料常数就可以预估出试样的多轴疲劳寿命,从而避免了代价高昂的多轴疲劳试验。采用45钢、316不锈钢、钛合金TC4三种材料的多轴疲劳试验数据对提出的模型进行评估和验证,对几种材料比例/非比例以及对称/非对称加载下的多轴疲劳寿命进行预估,预估结果与试验结果的误差都在5%以内,结果表明提出的多轴非线性疲劳寿命预估模型具有较高的预估精度。     

基于样本法的某型飞机救生机构振动疲劳寿命估算

利用样本法对某型飞机救生机构的振动疲劳寿命估算过程进行了探讨,给出了具体的演算步骤,得到了该机构的振动疲劳寿命,并将其与试验结果进行了对比。结果表明:采用样本法获得的预测结果与试验值一致,二者的相对误差为7.02%,验证了救生机构振动疲劳寿命估算结果的准确性和样本法的有效性。     

316L不锈钢non-Masing特性分析和疲劳寿命预测

对316L不锈钢在不同应变范围下分别进行了293 K和873 K试验温度下的低周疲劳试验,讨论了材料循环特性的幅值相关性和温度相关性,比较了不同条件下non-Masing特性,并利用能量方法进行了低周疲劳寿命预测。实验结果表明,在不同条件下,循环初期会出现不同程度的循环硬化现象,随后会出现循环软化、饱和直至材料失效;与873 K试验条件相比,材料在293 K温度下的non-Masing特性更为显著;在大应变范围下,两温度下材料的non-Masing特性更加明显。采用能量方法进行疲劳寿命预测时,预测结果均位于两倍分散带内,且基于non-Masing特性得到了比基于Masing特性更为精确的预测结果。在873 K温度和大应变范围下,显著的动态应变时效效应导致考虑non-Masing与Masing特性的预测结果相差不大。