基于疲劳寿命的驱动桥壳可靠性与轻量化设计

为提高驱动桥壳的轻量化水平和道路行驶疲劳可靠性，对驱动桥壳进行6-Sigma稳健性多目标轻量化设计。首先，建立驱动桥壳的虚拟台架仿真模型，并进行垂直弯曲刚性和垂直弯曲静强度的仿真分析，将仿真得到的桥壳本体各测点变形量和关键受力点应力值与试验结果进行对比，以验证桥壳虚拟台架仿真模型的可信性。其次，建立驱动桥壳的最大垂向力仿真模型，结合耐久性强化路面下驱动桥壳板簧座处的垂向载荷谱，基于名义应力法，对驱动桥壳进行了道路行驶工况下的疲劳寿命分析。然后，选取驱动桥壳本体各截面壁厚为设计变量，基于熵权法和TOPSIS（Technique for Ordering Preferences by Similarity to Ideal Solution，TOPSIS）方法研究各壁厚变量对桥壳综合性能的影响。结合RBF（Radial Basis Function，RBF）近似模型和NSGA-Ⅱ算法（Elitist Non-dominated Sorting Genetic Algorithm，NSGA-Ⅱ）对驱动桥壳进行基于疲劳寿命的多目标确定性轻量化设计，获取Pareto最优解集，选取桥壳的优化方案。最后，基于蒙特卡罗模拟抽样方法和微存档遗传算法（AMGA）对驱动桥壳进行了多目标6-Sigma稳健性轻量化设计，得到桥壳稳健性优化方案。研究结果表明：稳健性优化后，驱动桥壳本体的疲劳寿命降低了12.3%，但和初始结构的疲劳寿命相比，仍提升了117%；桥壳本体疲劳寿命正态分布的标准方差下降了72.1%，说明桥壳本体的疲劳可靠性得到了大幅提升；桥壳本体的质量升高了1.8%，但和优化前的桥壳原结构相比，仍实现减重5.9%。     

应用线弹性疲劳损伤理论的沥青路面轴载换算

应用疲劳损伤力学基本原理,探讨了适用于沥青路面轴载换算的新方法,并对该方法拟合的公式与规范按弯沉等效推荐的当量轴载换算公式进行了比较。计算结果表明在进行沥青路面轴载换算时,采用不同的等效换算原理,将导致非标准轴载与标准轴载当量换算系数上的不同,前者较后者大。这种差异一方面直接影响沥青路面的结构厚度设计,对设计年限内累计当量标准轴载作用次数的低估,必然导致沥青路面早期破损现象的发生;另一方面揭示弯沉等效表征的是路面结构的瞬间刚度性质,代替不了路面结构的长期疲劳强度特性。     

Fatigue assessment of rear axle under service loading histories considering the strengthening and damaging effects of loads below fatigue limit

Accurately predicting the fatigue life is the basis for the reliability and lightweight design of automobile parts. However, the predicted lives under service loadings on the basis of the S-N curve from constant amplitude loads from existing methods often seems conservative compared with real lives, because of ignoring the strengthening effect of loads below fatigue limit. In this paper, a fatigue damage model, which is modification of Miner’s Rule, was established for the fatigue assessment under service loadings by means of taking into account the strengthening and damaging effects of loads below fatigue limit. Then this model and conventional Miner’s Rule are applied to the estimate the fatigue life of a torsion beam rear axle using the loading history recorded on proving ground. Finally, verification tests are performed on MTS road load simulator test bed. Results of predicted lives and fatigue tests demonstrate that the accuracy of the predicted life could be greatly improved by taking into account the strengthening and damaging effect of loads below fatigue limit.     

CA141汽车半轴的可靠性设计

在工作载荷等基本随机变量的概率特性已知的情况下，使用二阶矩方法对ＣＡ１４１汽车半轴的可靠性进行设计，并编制实用的计算机程序，可准确地得到ＣＡ１４１汽车半轴的可靠性设计参数，此方法是一种较为实用和有效的方法，对机械零部件的可靠性设计具有通用性。     

EQ140汽车后桥的极值载荷分析及在疲劳试验中的应用

本文对汽车后桥的极值载荷进行了深入的分析，得出了确定最短测量里程和估算载荷谱极值载荷的方法，用此方法推断了三种典型载荷谱的极值载荷，建立了三种单一路面的程序疲劳试验者，进行了室内程序疲劳试验，得到了代表各种种面等级的极值载荷和使用寿命的统计关系。     

随机车流-风联合作用下沿海大跨度斜拉桥拉索疲劳寿命预测

为了预测沿海大跨度斜拉桥拉索在车流、风和波浪等变幅荷载长期作用下的疲劳寿命，提出了沿海大跨斜拉桥拉索在随机车流、风和波浪荷载联合作用下拉索应力谱的计算方法和步骤，并基于线性疲劳累积损伤理论建立了斜拉桥拉索疲劳可靠度的计算框架。首先，根据桥上实测车流数据，建立了随机车流模型，基于桥址处风浪观测数据，运用二维Copula函数建立了桥址处风浪联合概率模型。然后，将生成的随机车流及风浪荷载作为外部激励，基于风-浪-车-桥耦合振动数值模拟平台，实现随机车流、风、浪荷载联合作用下的斜拉索应力谱的计算分析。最后，基于线性疲劳累积损伤理论推导了服役期内斜拉索疲劳可靠度及疲劳寿命预测公式，并以一座沿海大跨斜拉桥为例，结合桥址处的实测车流、风和波浪数据，计算了拉索在随机车流、风和波浪荷载联合作用下关键拉索的疲劳寿命。结果表明：车辆荷载主要影响拉索的应力响应均值，风荷载主要影响拉索的应力响应的脉动部分，而波浪荷载对拉索的应力响应影响非常小，可以忽略。此外，在随机车辆、风和波浪荷载共同作用下，拉索的日累积疲劳损伤符合威布尔分布，并且岸侧拉索的中间索疲劳寿命最低，为121年。研究成果可为沿海大跨度斜拉桥拉索疲劳可靠度分析及疲劳寿命预测研究提供参考。     

汽车前后轴台架疲劳试验与海南汽车试验场的疲劳寿命当量关系

以某轻型汽车后桥壳为例，运用工程疲劳寿命估算与道路模型疲劳试验相结合的方法，给出了该后桥壳基于海南汽车试验场可靠性试验的道路行驶载荷条件下所得到的疲劳寿命概率分布。     

汽车结构中焊缝疲劳寿命预估

介绍了焊缝疲劳寿命估算的有效方法——VOLVO方法的步骤及原理。采用该方法可计算出真实运行工况下结构焊缝的疲劳损伤和寿命情况。针对某商用车后桥壳上的焊缝连接,利用VOLVO方法进行了焊缝寿命预估,得到了整个焊缝的损伤和寿命分布,通过与台架试验中桥壳失效部位的对比表明,预估结果与试验结果一致。     

13t单级减速驱动桥总成疲劳试验研究

通过模拟车桥的工况及参考IV ECO16-5220车桥总成疲劳试验的方法,对车桥总成进行疲劳试验。确定施加不同扭矩值时主减速器和差速器等部件的强度极限,由此确定车桥总成的疲劳寿命,从而得出汽车车桥总成的安全系数,为车桥的设计、生产提供可靠的依据。     

轿车后桥疲劳寿命的数字化预测研究

以某轿车后桥为例,介绍了疲劳寿命计算的理论基础和建立后桥精确有限元模型的方法。分别应用准静态法和随机振动法计算了后桥的疲劳寿命,讨论了频响分析带宽对振动疲劳分析方法的影响以及两种不同疲劳计算方法的区别和应用范围。结果表明,应用有限元仿真和试验相结合的方法可以有效地预测轿车关键零部件的疲劳寿命。     

EQ140汽车驱动桥壳疲劳试验结果分析

本文用三种单一路面载荷谱对ＥＱ１４０汽车驱动桥壳进行了强化程序疲劳试验，并对疲劳断口进行了宏观和微观分析，从而找出了它的破坏机理的原因，并提出了改善ＥＱ１４０汽车驱动桥壳疲劳强度的措施。     

汽车零部件动态应变场的模态分析法

本文根据模态分析原理，系统阐述了结构应变模态的特点及测试方法，建立了微型汽车驱动桥桥壳的动态应变响应模态模型。     

基于RBF网络的后桥齿轮残余寿命预测研究

为有效预测汽车后桥齿轮的残余寿命,针对后桥的非线性特性,提出了一种递归预处理与RBF网络相结合的齿轮残余寿命预测方法,并验证了该方法的可行性.利用该方法进行了汽车后桥齿轮残余寿命预测,结果表明,该方法对齿轮残余寿命的预测结果与齿轮疲劳试验结果吻合,预测精度高.     

任意概率不确定情形下的电动汽车悬置系统固有特性分析

针对电动汽车动力总成悬置系统 （Powertrain Mounting System，PMS） 参数可能被处理为不同类型概率变量的情形，提出了一种基于任意多项式混沌 （Arbitrary Polynomial Chaos，APC） 展开和最大熵原理 （Maximum Entropy Principle，MEP） 的电动汽车 PMS固有特性不确定性分析方法。采用概率模型描述任意概率不确定情形下的 PMS参数，通过APC展开获得任意概率不确定情形下PMS固有特性不确定性响应的前几阶统计矩，通过MEP拟合不确定性响应的概率密度函数 （Probability Density Function，PDF） 和累积分布函数 （Cumulative Distribution Function，CDF） 等信息，通过算例分析了5种概率不确定情形下的电动汽车PMS固有特性响应。分析结果表明，以蒙特卡洛法作为参考，所提出的方法可有效地分析不同概率不确定情形下的PMS固有特性响应，分析具有较高的计算精度和计算效率，能进一步获得响应满足设计要求的可靠度。     

SX2190驱动前桥疲劳寿命的改进提高

对SX2190驱动前桥进行了系列疲劳寿命试验,探讨了焊缝、凸缘和螺栓对前桥疲劳寿命的影响,试验表明:凸缘和螺栓的结构、焊接质量及抛丸强化对前桥疲劳寿命有较大影响,通过对凸缘结构改进以及销子孔上移降低螺栓拉伸应力,并采取桥壳整体抛丸强化等措施显著提高桥壳的疲劳寿命。     

江铃汽车驱动桥桥壳有限元分析

利用Solidworks软件建立一辆江铃汽车驱动桥壳3D模型。基于ANSYS Workbench协同仿真平台,模拟驱动桥壳台架试验国家标准中规定的试验工况进行有限元分析,求得该车驱动桥3种不同厚度桥壳的弯曲刚度、垂直静强度和疲劳寿命。结果表明,3种厚度的桥壳都具有足够的静强度和刚度,疲劳寿命均达到国家标准。     

PALIO后桥应变疲劳分析

为解决PALIO后桥国产化过程中寿命达不到要求的问题，采用电测法测得了进口件和几种工艺条件下的国产件PALIO后桥在扭转台架疲劳试验中的主应变幅度。当取有效应变集中系数为1.3时，根据Coffin-Manson公式，运用PALIO后桥用钢的应变疲劳性能计算得到的疲劳寿命与实际台架疲劳寿命相符。     

基于Hyperworks的微型车车桥疲劳寿命分析与研究

驱动桥是汽车上主要部件之一,驱动桥的质量好坏会大大影响到车辆的安全使用。在车辆不断向高速、轻量、低能耗和高性能发展的今天,微型车车桥的安全性日益受到关注。本文以实体单元为基础,通过Proe软件对微型汽车车桥进行建模,利用Hyperworks对模型进行有限元模拟分析。在随机载荷下的对其疲劳寿命予以分析,并对驱动桥的疲劳强度进行了计算,得出了驱动桥的应力和变形分布。通过强度评价和疲劳寿命估算,验证了该车桥设计的合理性,为商用车车桥设计研发提供了参考。     

基于有限混合分布建模方法的道路轴载模型研究

车辆轴载谱是道路路面设计的关键。对此,提出采用有限混合分布建模方法,精确模拟车辆轴载的分布特性,建立了基础经典分布选择、分布参数校核和基于最小二乘误差优化等方法。并基于四条高速公路的实测WIM数据,校验了该有限混合分布模型,获得车辆单轴和联轴的典型荷载分布模式。结果表明:采用对数正态分布与正态分布线形组合的有限混合分布模型,能很好地拟合车辆轴载的分布特征,R2均在0.96以上,拟合精度高。该混合分布模型具有参数易校验、连续可微等优点,可广泛适用于任意数据类型,其形成的全概率模型也可为道路路面设计提供理论依据。     

基于WIM的钢桥面板轴重频值谱推导

依据钢桥面板的受力特点,分析了它的疲劳特性,在原有的荷载频谱值的基础上,提出了更为精确的基于轴重频值谱的疲劳寿命评估方法。以压电式动态称重获取的贵州坝陵河大桥一周的车辆数据为样本,根据轴组类型对所测的车辆车轴进行分类,将车辆分为7种车型形式,并建立了3种轴型的轴载谱。依据所监测的数据,并结合正交异型钢桥面板的疲劳特性,推导得到了适宜分析钢桥面板疲劳的随机轴重谱。以面板与U肋连接处的疲劳细节为例,将轴重频值谱以及随机轴重频值谱作为输入,计算得到该细节处的应力谱以及剩余使用寿命。这一研究为钢桥面板的疲劳验算提供了更加准确的方法。