70MPa车载氢系统框架随机振动与疲劳寿命分析

近年来,燃料电池汽车由于零排放零污染逐渐走入大众视野,而氢系统则是燃料电池汽车的重要组成部分,氢系统的经济性与安全性是制约燃料电池汽车发展的关键因素,所以对氢系统结构疲劳寿命分析与优化格外重要。本文通过对某车型项目70MPa氢系统框架进行基于功率谱密度的随机振动分析,发现其结构强度薄弱部分,进而对结构进行优化。振动分析完成后通过疲劳分析,对优化后的结构做最终校验并评估疲劳寿命。本文总结出一种适用于70MPa氢系统框架的随机振动疲劳分析方法,对氢系统结构设计开发具有指导意义。     

电池悬置对电池箱的影响分析

本文主要针对悬挂式电池悬置的不同连接形式进行研究,分析刚性连接与柔性连接在扭转、垂直振动、加速、制动及转向工况条件下分别对电池箱应力及疲劳寿命的影响,为电池箱的悬置设计提供依据。     

汽车空调管路系统随机振动疲劳分析优化研究

为解决某汽车空调管路由于共振导致的断裂故障,采集空调管路系统的随机振动激励,将其转换为功率谱密度曲线作为激励进行随机振动试验,得到管路的疲劳寿命,然后进行单位载荷的频率响应分析得到频率应力的传递函数,并进行随机振动疲劳分析,通过试验标定管路系统中的橡胶复合材料,分析其对寿命影响的敏感性。结果表明,管路疲劳寿命低于试验要求,其危险点与断裂位置一致。通过在管路共振方向增加支撑支架进行优化设计,优化后管路疲劳寿命满足要求,整车耐久试验结果表明,管路的应力大幅降低,且未发生断裂。     

随机振动疲劳寿命估算与试验验证

为了验证应用随机振动疲劳分析技术进行寿命预测的准确性,文章以汽车电喇叭支架为研究对象,首先进行模态测试校验有限元模型的准确性,然后通过扫频试验获取支架上某点的加速度曲线,再基于Isight软件确定结构阻尼的大小。通过进行电喇叭支架的随机振动疲劳仿真分析及试验,得出预测寿命为338 min,试验寿命在50～320 min之间。考虑到材料工艺、表面质量和存活率对疲劳寿命的影响,最终预测寿命为48 min。结果表明:由于结构受材料工艺和表面质量等因素的影响,疲劳寿命分布存在一定的离散性。但是,综合考虑各种不利因素的影响,可以准确预测疲劳寿命的下限值,有效地指导结构设计。     

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。     

基于超载作用的斜拉桥索塔整体式钢锚箱疲劳性能研究

车辆荷载作为动载通过斜拉索传力对索塔钢锚箱的疲劳性能有很大的影响,超载现象对钢锚箱疲劳性能的影响更大,尤其体现在对其疲劳寿命及损伤值的影响。为了研究车辆荷载对钢锚箱疲劳性能的影响,该文以某双塔双索面斜拉桥为工程背景,建立了全桥有限元模型和索塔处钢锚箱的整体细部模型。基于S-N曲线的名义应力法及Miner线性累计损伤理论,计算分析在成桥阶段钢锚箱的应力集中情况。选取应力集中严重、应力值较大的细节作为关注疲劳细节点,分析其对数寿命和损伤值。该文重点研究了不同程度的汽车超载对钢锚箱疲劳寿命及疲劳损伤的影响。     

随机振动条件下的橡胶衬套疲劳寿命预测

本文通过试验与有限元仿真相结合的方法,以等效最大主应变作为疲劳损伤参量建立了橡胶材料的疲劳寿命预测模型,采用Van Der Waals本构方程模拟橡胶材料的力学性能,在准确拟合橡胶衬套刚度特性的基础上,对其在实际道路随机振动条件下的寿命进行了预测。试验结果表明,该方法能够准确地预测出橡胶衬套在多轴载荷作用下的疲劳寿命。     

受窄带振动车身的室内可靠性疲劳试验研究

研究了车身结构件在窄带随机振动环境下的室内可靠性模拟试验方法,提出了一种用定频正弦振动等效模拟窄带随机振动的试验方法,并应用于一种拖拉机驾驶室结构的可靠性疲劳试验,达到了以较少的试验投入实现复杂结构室内窄带振动环境模拟疲劳寿命试验的目的.     

计及成形因素影响的车身结构疲劳分析

基于随机振动理论,推导了车身结构随机振动响应谱的计算公式;采用Goodman曲线进行交变载荷的等损伤转换,建立了应力幅和平均应力之间的关系式;以材料的疲劳极限作为疲劳抗力指标,将残余应力等效为平均应力,以研究成形因素对疲劳性能的影响;以某汽车尾端横梁为例,采用基于有限元分析结果的疲劳分析法,考虑冲压成形因素的影响,进行了车身结构的动态应力计算、疲劳寿命预测和改进设计.结果表明,所预测的疲劳性能与整车道路试验结果吻合.     

电动汽车电机控制器随机振动仿真与试验

为保证电动汽车电机控制器在行驶过程中的安全性,对其进行随机振动分析。先利用仿真软件建立电机控制器有限元模型进行模态分析,再进行模态试验,并与仿真结果对比,确保仿真模型的准确性;然后对电机控制器仿真模型进行频响分析及随机振动疲劳寿命分析;最后制作样机进行随机振动试验,验证仿真分析结果的准确性和仿真方法的合理性。     

基于结构应力法的斜拉桥锚箱疲劳寿命评估与试验研究

焊接钢结构的抗疲劳设计采用规范推荐的S-N曲线结合试验修正的方法,但由于疲劳细节和荷载的复杂性,很难找到相对应的S-N曲线且试验的成本较高。结构应力法可以从理论上对结构的疲劳寿命进行预测,近年来受到广泛关注。为了评估大连市滨海大道西延伸线工程斜拉桥锚箱结构的疲劳性能,开展了足尺模型试验,并基于结构应力法评估了锚箱的疲劳寿命。通过建立全桥有限元模型分析了各斜拉索的索力,并考虑平均应力的影响确定试验加载的最大峰值和最小峰值。在完成规范要求的疲劳循环后,为进一步探究锚箱超长期服役的疲劳性能,增大加载幅值经过276万次的疲劳加载,锚箱结构的力学性能和刚度均未出现明显变化。基于结构应力法预测锚箱的疲劳寿命为9.17×10~6次。综合结构应力法评估结果和疲劳试验研究表明锚箱的疲劳性能可靠,能够满足工程要求。     

道路载荷谱的压缩与强化

本文以新能源纯电公交车用减速箱为例,描述了对减速箱进行疲劳寿命试验的必要性。通过等量疲劳损伤理论和材料S-N曲线,研究了如何对原始道路载荷谱进行压缩和强化。     

基于多通道随机载荷的某车中冷管支架疲劳寿命分析

结合随机振动理论,以某车型中冷管为例介绍了产品在多通道随机激励下的疲劳分析方法,并分析了中冷管支架在多通道随机激励下的疲劳性能,分析结果显示其失效位置与试验中支架开裂情况一致。根据分析结果,对支架结构进行了优化,并重新分析了疲劳寿命,其寿命结果比原模型有显著改进。由于该方法可以方便、有效地进行疲劳计算,且能够得到比较可靠的结果,所以比较适用于汽车结构件的疲劳寿命分析。     

利用计算机仿真技术预测车身零件疲劳寿命

为缩短新车开发周期、节约样本制造费用，本文提出了一种在计算机仿真环境中预测车身零件疲劳寿命的新方法。以某轻型客车为例，首先建立了该车的整体有限元模型。然后将采自试车场的典型路面谱作用于轮胎与路面 的接触点进行随机激励。不仅首次在计算机上模拟了汽车随机振动过程，而且得到了关键部位的加速度和动态应力响应及其相应的功率谱密度。最后，应用随机振动和疲劳累积损伤理论对仿真结果进行后处理，估算出该车在一定速度下连续行驶的疲劳寿命。其分析结果显示的危险部位与道路试验基本一致。     

冷却模块的振动疲劳特性分析与优化

针对冷却模块悬置系统结构仿真分析方面，主要考察其振动与疲劳问题，一方面考察汽车在路面行驶时，冷却模块的随机振动激励所产生的疲劳破坏问题；另一方面主要考虑冷却模块的振动特性，首先冷却模块悬置系统的刚体模态频率需要避开发动机二阶点火频率，其次冷却模块的弹性模态频率需要大于风扇运转所产生的频率。本文以冷却模块的振动疲劳破坏的问题为分析目标，对冷却模块的振动特性进行研究，并与实际断裂位置进行对比，分析结果表明仿真分析方法可靠。同时，对冷凝器支架进行相应的优化，可提高冷却模块的随机振动寿命，为冷却模块的优化改进提供依据，并对后续的疲劳寿命分析具有一定的指导作用。     

基于频域法的冷凝器支架随机振动分析

频域法随机振动疲劳分析是使用功率谱密度函数(Power spectral density)进行结构疲劳计算的方法。首先对结构进行频率响应计算,得到结构的单位应力频率响应函数;利用此传递函数与输入的功率谱,获得结构的应力功率谱密度,再结合材料参数选择合适的疲劳损伤模型,利用频域方法计算结构的疲劳强度。本文应用频域法随机振动疲劳分析,对某卡车的冷凝器支架实际工程问题进行了结构改进研究。     

纯电动客车电池箱固定结构改进设计

提出一种便于安装和拆卸的纯电动客车电池箱固定结构,能够有效地降低电池箱安装和拆卸的劳动强度,有利于提高电池箱的更换效率。     

高周加载频率对混凝土损伤的影响

用传统的疲劳线性和非线性累积律对疲劳损伤和疲劳寿命的预测,一般没有考虑加载频率对疲劳损伤和疲劳寿命的影响.笔者从量纲和谐的角度认为疲劳损伤和疲劳寿命的泛函应该包含加载频率,并对加载频率的影响函数进行探讨.     

基于响应面的结构疲劳寿命6σ稳健优化设计

针对结构疲劳寿命离散性较大的问题,将响应面法、6σ稳健设计与疲劳寿命设计相结合,提出一种提高结构疲劳寿命稳健性且减轻结构质量的方法。该方法先用对设计参数进行拉丁超立方采样,用有限元法计算结构疲劳关键点处的平均应力和对称应力谱;然后采用Miner法求出结构关键点处的疲劳寿命,构造出疲劳寿命的响应面模型;最后基于响应面模型对结构进行疲劳寿命的6σ稳健优化设计。对某型搅拌车副车架进行了疲劳寿命稳健优化设计的结果表明,该方法在保证副车架疲劳寿命可靠性满足设计要求的基础上,有效提高其疲劳寿命的稳健性,减轻其结构质量。     

应力比和加载频率对橡胶沥青混合料疲劳寿命的影响

不同试验条件对橡胶沥青混合料的疲劳寿命影响效果具有差异性。文章选取AC-13和SMA-13两种级配,研究应力水平和加载速率对两种橡胶沥青混合料疲劳寿命的影响。试验结果表明,应力比越大,疲劳寿命越低,应力比为0.5是疲劳寿命大幅改变的分界点;随着加载速率的增大,疲劳寿命逐渐增大最后趋于稳定。