正碰工况中油箱冲击脱落问题研究

为解决某车型正面高速碰撞过程中燃油箱固定机构失效问题,应用SPH方法建立某车型燃油箱在64 km/h偏置碰撞工况中的仿真模型,再现油液对于油箱的冲击作用及燃油箱脱离过程。优化燃油箱安装固定机构方案,解决了油箱绑带的安装工艺难题。进行加速台车子系统试验验证,证明方案的可靠性。最后进行整车正面高速碰撞试验验证,解决了燃油箱在高速碰撞冲击下脱落的问题。     

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。     

基于SPH方法的燃油箱碰撞工况优化设计

为解决某车型正碰过程中燃油箱固定机构失效问题,建立了某车型燃油箱在64 km/h偏置碰撞工况中的模型。应用SPH方法有限元模型,分析油箱固定机构失效过程,发现油箱脱落主要是因为油箱绑带从安装孔中滑脱。针对此原因制定了相应的优化方案,在有限元模型中证明效果明显,可以有效解决油箱脱落问题,并进行了整车碰撞试验验证。     

汽车喇叭支架振动疲劳分析

某车型喇叭支架系统在振动试验中发生疲劳断裂失效。针对试验结果分析,对现有的喇叭支架进行了模态和动应力、振动加速度计算分析,确定了仿真分析的边界条件、共振阻尼参数以及共振疲劳分析的方法,提出了结构改进方案,并且该方案通过了试验验证。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零件系统是否满足振动疲劳的性能要求。     

柴油机气缸盖结构参数多目标优化

为降低柴油机气缸盖易发生疲劳失效部位的应力水平,提高疲劳寿命,基于有限元分析,采用正交设计方法,选取缸盖3个危险部位的等效应力作为优化目标,研究缸盖结构参数对优化目标的影响,并进行参数的灵敏度分析和筛选。构建了目标值与结构参数的二次响应面回归方程。采用遗传算法进行多目标优化,得到最优的结构参数组合方案。     

汽车燃油箱失效形式

汽车燃油箱是我国和欧洲等地区强制性检验的汽车零部件产品之一,对汽车的安全性起着重要的作用。文章以优化燃油箱设计、提高产品质量为目的,对燃油箱现行标准GB18296—2001要求的检验项目中问题较为集中的检验项目进行了失效原因分析,并给出了燃油箱盖的设计及制造过程注意要点、金属燃油箱内部结构和外观造型以及加工工艺等方面的改进意见,有助于对产品进行针对性的质量控制,避免燃油箱在使用过程中失效。     

基于CAE的密封圈失效分析及设计优化

文章针对某项目在制动系统开发过程中出现密封圈疲劳失效的问题,运用CAE仿真方法对疲劳失效的设计进行强度分析,再现了疲劳失效的位置。根据对CAE仿真结果的分析,优化改进密封圈槽的设计,改进后的设计通过台架疲劳试验验证,疲劳性能得到了明显提升。由此可见,建立可靠的CAE仿真分析模型可以有效降低产品开发过程中的盲目性,减少试验的数量,缩短产品的开发周期。     

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。     

发动机热机疲劳仿真用高温材料本构模型参数建立及优化技术

热机疲劳开裂是发动机缸盖及排气歧管等结构常见的失效形式,利用CAE仿真手段预测热机疲劳寿命,是指导结构正向设计、消除失效风险的关键方法,这需要有能准确反映材料特性行为的本构模型。在材料原始试验数据的基础上,充分考虑随动硬化项和各向同性硬化项的影响,建立了一种发动机热机疲劳仿真用材料组合硬化本构模型参数提炼及优化方法。利用该方法得到的材料本构模型,无论是高温低周疲劳工况,还是高低变温的热机疲劳工况,都可以得到高精度的应力-应变响应,仿真精度可达到90%以上。该方法可用于确定铸铝类、高温球铁类、蠕墨球铁类等材料本构模型组合硬化参数。     

汽车发动机罩外板成形工艺性分析与优化

以汽车发动机罩外板为研究对象,采用CAD/CAE技术对其拉延成形工艺进行分析与优化,确定产品冲压方向与拉延深度,进行模面设计、参数设置,完成成形过程的仿真模拟,并对毛坯形状、压边力数值优化、拉延筋设置等问题进行探讨,最终确定优化后的工艺参数和模具结构。     

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。     

金属燃油箱开发中的有限元动力学应用

为使金属燃油箱上下壳体具有足够的抗冲击振动能力,减少焊点脱落等失效故障,文章用Hypermesh软件建立了燃油箱下壳体的有限元模型,用ABAQUS软件对燃油箱模型进行了模态稳态响应分析,分析结果与实测结果比较一致,证明了分析方法的可行性。根据分析结果,对下壳体底面加强筋的形状和布置进行了优化,通过有限元动力学模拟仿真的方法确定采用下壳体取消纵向加强筋,增加2条横向加强筋的方案,制作的样件通过了振动耐久性测试。由此证明了在金属燃油箱开发过程中应用有限元动力学方法,能有效提高设计质量,缩短开发时间,显著节约开发成本。     

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。     

某离合器铆钉连接的失效分析与优化设计

某变速器离合器铆接结构在做耐久台架试验时发生断裂。通过对铆钉材料化学成分、宏观断口、微观断口等进行失效分析,判定铆钉断裂为疲劳断裂。结合铆接工艺过程、试验工况下结构有限元分析与疲劳寿命分析方法,对铆钉进行优化设计。基于试验,修正铆钉疲劳寿命仿真分析方法,直径φ4的铆钉,CAE疲劳寿命在55万次左右,与试验相匹配。结合疲劳寿命仿真分析方法提出四种优化设计方案,对现有铆钉表面热处理,增加铆钉位置接触面积,增加铆钉数量,增大铆钉直径。四种方案,仿真分析与试验都能满足铆钉的疲劳寿命要求。基于设计成本的考虑,最后选择的是铆钉表面热处理,由此说明,用有限元技术预测铆钉的疲劳寿命是可行的,本研究可为铆接设计作参考。     

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.     

基于试验设计优化的前盖关门耐久模型研究

为更好地指导前盖结构设计,进一步减少对物理试验的依赖,文章采用Nastran隐式求解方式,搭建模型并详细研究了边界的非线性边界零件的动静态性能,对边界零件的刚度阻尼性能进行简化处理,并基于试验设计方法进行参数识别。通过参数识别方法,获得模型修正系数,并验证了该模型预测的过关量以及锁扣冲击力的置信度。文章建立完善了前盖关门耐久仿真分析流程和方法,并在项目中进行耐久性能对标,对标结果显示,该方法可以有效预测疲劳失效,指导结构设计及改进。     

基于概率有限元的气缸盖疲劳可靠性分析

提出了一种基于均匀试验设计和BP神经网络模型构建随机参数与结构响应之间的近似非线性关系的概率有限元方法,该方法较直接Monte-Carlo法需要的样本数据大幅减少,更适合大规模计算的结构概率有限元分析。采用该方法以某型柴油机气缸盖结构疲劳失效分析为算例,进行了可靠度期望寿命计算,并通过对影响气缸盖应力的燃烧压力、各螺栓预紧力和喷油器压紧力等22个载荷参数的均值和标准差的敏感性分析,初步确定了造成气缸盖本体结构疲劳开裂的主要影响因素。     

基于等效结构应力法的正交异性钢桥面板体系疲劳抗力评估

正交异性钢桥面板的疲劳问题属于多疲劳失效模式下的结构体系疲劳问题,为研究其结构体系的疲劳失效模式和疲劳抗力,以典型的正交异性钢桥面板为研究对象,提出基于主导疲劳失效模式的结构体系疲劳抗力评估方法。由正交异性钢桥面板的重要疲劳失效模式入手,设计3组共8个足尺节段模型,通过疲劳试验研究确定纵肋与顶板焊接细节和纵肋与横隔板交叉构造细节的重要疲劳失效模式及其实际疲劳抗力;基于所提出的结构体系疲劳抗力评估方法,探讨引入镦边纵肋和双面焊等新型构造细节条件下正交异性钢桥面板结构体系的疲劳抗力问题。研究结果表明：纵肋与顶板焊接细节主导疲劳失效模式为疲劳裂纹萌生于焊根并沿顶板厚度方向扩展,而纵肋与横隔板交叉构造细节主导疲劳失效模式为疲劳裂纹萌生于端部焊趾并沿纵肋腹板扩展;初始制造缺陷会显著降低正交异性钢桥面板重要疲劳失效模式的疲劳抗力并导致疲劳失效模式迁移;对于正交异性钢桥面板的结构体系而言,引入新型镦边纵肋与顶板焊接细节无法提高结构体系的疲劳抗力;而引入纵肋与顶板新型双面焊细节,可使结构体系的主导疲劳失效模式迁移至顶板焊趾或纵肋与横隔板交叉构造细节,结构体系的疲劳抗力得到显著提高。     

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。     

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。