基于nCodeDesignlife的电池箱疲劳寿命研究

针对电池箱对振动疲劳耐久性能的要求,结合国标中随机振动的加速度功率谱密度函数和材料的S-N曲线,采用Miner线性累积损伤理论和Dirlik疲劳寿命计算方法,对电池箱进行随机振动条件下的疲劳寿命分析。     

变速器换挡拨叉疲劳寿命分析

零部件的疲劳破坏是其失效的主要模式之一,在新产品设计初期利用有限元方法对其疲劳寿命进行预测能够有效预防疲劳破坏的发生。建立某变速器换挡拨叉组件的有限元模型,采用有限元分析软件Abaqus对其进行强度分析,获得换挡拨叉组件的应力分布情况。将Adams中获得的换挡力和换挡拨叉组件的强度分析结果输入Fe-safe软件中,进行疲劳寿命计算,获得换挡拨叉组件的疲劳寿命为1 902 567次,疲劳破坏发生在58820号单元的第4个节点,该方法为结构设计工作提供指导。     

国内外规范对钢桥面板疲劳评估的适用性分析

为了研究国内外规范对钢桥面板疲劳评估的适用性,开展现场监测获取钢桥面板疲劳应力谱,根据不同规范中疲劳强度等级和S-N曲线进行疲劳寿命计算,并研究低应力幅对疲劳寿命评估结果的影响。研究结果表明:AASHTO规范中钢桥面板细节疲劳强度等级较高,评估结果偏于不安全;三线性S-N曲线型式评估结果相比于双线性S-N曲线更为合理、可靠;低应力幅对疲劳寿命评估结果影响显著,在使用过程中应将现行规范中截止限下延至0.5σL进行疲劳寿命评估。     

橡胶扭转减振器轮毂的有限元分析及结构改进设计

利用有限元软件Abaqus计算了轮毂的应力分布情况,并根据材料的P—S-N曲线预估了轮毂的疲劳寿命。在此基础上对轮毂的结构进行了改进设计,使得轮毂的最大应力大幅减小。     

钢-UHPC组合桥面板中焊接栓钉的疲劳性能及设计布置方法

钢-超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete, UHPC)组合桥面板中焊接栓钉在实现UHPC层协助正交异性钢桥面板受力进而缓解疲劳开裂方面发挥着重要作用。为探究组合桥面板中栓钉的疲劳性能，开展了钢-UHPC组合桥面板足尺节段梁式疲劳试验，揭示了栓钉的疲劳破坏模态。基于梁式疲劳试验结果，分别采用线性回归法及考虑溜号样本影响的极大似然法建立了栓钉抗剪S-N曲线，并与UHPC层中栓钉推出疲劳试验的S-N曲线进行了对比。探讨了现有设计规范中栓钉抗剪S-N曲线与所建立的S-N曲线的差异。针对混凝土材料性能对栓钉疲劳性能的影响，提出了可量化该影响因素的栓钉抗剪统一的S-N曲线。研究结果表明：疲劳破坏发生在栓钉-钢顶板焊接热影响区附近；破坏模态可分为单一型模态及复合型模态，破坏模态不受混凝土材料性能、试验方法(梁式试验或推出试验)及栓钉几何尺寸的影响。基于极大似然法具有95%存活率的S-N曲线略高于线性回归法，且2种方法200万次疲劳寿命对应的抗剪疲劳强度分别为162、158 MPa,远高于推出疲劳试验值103 MPa。现有设计规范在应用于钢-UHPC组合桥面板...     

锈蚀钢丝疲劳断口分析与寿命预测

为了研究桥梁锈蚀高强度钢丝的疲劳性能以及疲劳断裂机理,并为基于断裂力学理论的锈蚀高强度钢丝疲劳寿命评价提供试验依据,以服役10余年的漂浮结构体系的拱桥吊杆退役钢丝及人工加速腐蚀钢丝为试验样本,对这2类钢丝进行了不同应力幅下的疲劳试验;利用扫描电镜分析了锈蚀钢丝的疲劳断口形貌特征以及疲劳断裂失效过程,对比分析了2类锈蚀钢丝疲劳源的蚀坑尺寸;考察了2类锈蚀钢丝初始裂纹应力强度因子及剩余断裂韧性,并与既有的钢丝疲劳阈值和断裂韧性指标进行了比较;采用三参数公式对锈蚀钢丝应力-寿命(S-N)曲线进行了拟合,对比了不同锈蚀程度钢丝S-N曲线的差异;针对锈蚀钢丝高应力幅的疲劳寿命特征,运用线弹性断裂力学方法对其进行了分析。结果表明:随着腐蚀程度的增加,钢丝的疲劳性能下降;表面蚀坑分布较密时,容易诱发多源裂纹并表现出不规则的裂纹扩展规律;萌生主裂纹的蚀坑阈值条件主要由疲劳裂纹扩展阈值ΔK_(th)控制;锈蚀钢丝S-N曲线在低应力范围下出现拐点,符合三参数公式的拟合规律;锈蚀钢丝的裂纹扩展寿命所占比例较大,基于一定初始裂纹尺寸假设得到的疲劳裂纹扩展寿命SN曲线能较好地反映锈蚀钢丝中等寿命区的平均疲劳行为。     

考虑低载荷强化效应的汽车转向节疲劳分析

本文中基于试验场强化道路实车测试,结合零部件有限元动力学仿真和疲劳耐久性能仿真,探求考虑小载荷强化效应与Miner准则两种疲劳分析方法对汽车零部件疲劳寿命预测的差异性。通过室内实车振动测试与有限元仿真联合分析,确定前转向节疲劳损伤危险点(即路试应变监测点);提取试验场强化道路实测应变监测点应变时间历程,经过预处理、时域加速、雨流矩阵外推和载荷谱分级得到10级等效应力谱。结合低载荷强化理论和线性累积损伤理论对10级等效应力谱的疲劳效应和损伤效应进行分析,相对于传统Miner准则而言,考虑了小载荷强化效应使构件在加载过程中疲劳极限呈现上升规律,进而需要修正构件S-N曲线(简化),较初始S-N曲线向上偏移,基于修正后构件S-N曲线并应用线性疲劳损伤累积理论预估的转向节疲劳寿命较Miner准则提高了40.6%。此种方法考虑了材料强化行为的影响,一定程度上弥补了Miner理论未考虑各级载荷间相互影响和材料硬化瞬态行为影响的缺陷,对实际零部件疲劳寿命估计与轻量化设计提供新的参考。     

基于S-N曲线的钢桥疲劳寿命研究

针对我国《铁路桥梁钢结构设计规范》中关于钢桥疲劳寿命评估方法存在的不足,提出了考虑多车效应和冲击效应作用下疲劳车辆模型的确定方法。通过比较英国BS5400规范和美国AASHTO规范中关于S—N曲线的修正方法,得到了变幅疲劳荷载作用下S-N曲线的修正方法,并通过工程实例验证了在考虑多车效应和冲击效应作用时,采用该修正方法计算得出的疲劳寿命更加合理。     

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。     

铰接汽车转向器座可靠性分析

针对铰接式城市客车转向器座的受载特点,运用有限元分析方法计算了几种典型工况下某铰接汽车转向器座的疲劳强度,得到了转向器座接近实际工况的应力循环,然后利用其S-N曲线,基于Miner线性累计损伤准则计算其疲劳寿命。通过与成熟的产品疲劳分析结果的比较,获得了新车型的可靠性数据,减少了试验成本。     

基于名义应力法的疲劳卡片构建方法研究

基于有限元的疲劳寿命预测可应用于各行业,疲劳寿命预测精度的提高,离不开有效的材料疲劳卡片,疲劳卡片反映了载荷水平与疲劳寿命的关系。通过设计合理的材料试样的疲劳试验,结合试验与有限元计算,计算不同损伤参量创建应用于疲劳寿命分析的材料疲劳卡片,同时对疲劳卡片的仿真精度进行了验证。结果表明,基于名义应力法构建的疲劳卡片具备较高的预测精度,结合材料试验数据与仿真结果构建的多应力比S-N疲劳卡片,可用于其他适用于应力疲劳分析的零部件疲劳寿命分析,为提高零部件疲劳寿命预测精度提供新的技术途径,为零件的前期结构设计提供参考,可在不同领域进行推广并开展进一步分析研究。     

不同腐蚀率下钢筋混凝土梁的疲劳S-N曲线研究

钢筋混凝土梁中钢筋腐蚀对疲劳的影响不容忽视,针对目前不同腐蚀下钢筋混凝土梁疲劳性能研究较少的情况,介绍了4种疲劳寿命评估方法,并以名义应力疲劳寿命评估法为理论基础,对国内以前做的部分钢筋混凝土梁疲劳试验结果进行了分析,采用应力幅作为钢筋混凝土梁的疲劳参数,取保证概率为95%,拟合了4种不同腐蚀下钢筋混凝土梁的疲劳S-N曲线,并进行对比分析,可为相关研究提供一定的参考。     

基于ANSYS的轿车转向节疲劳寿命分析

提出了疲劳破坏是汽车转向节在实际工作中主要存在的一个问题,采用B级路面谱输入ADAMS软件建立的整车模型,得到转向节的载荷谱,并在ANSYS中建立了某型轿车转向节的有限元分析模型,对其进行了静力强度计算,通过名义应力法并结合QTS00—7材料的S-N关系,利用ANSYS中的Fatigue模块进行了结构整体的疲劳寿命计算。计算结果表明。转向节的疲劳寿命达到要求。     

基于Corten-Dolan累积损伤准则的等效等幅疲劳应力幅值计算方法

利用Miner线性累积损伤准则和Corten-Dolan累积损伤准则,按照多级变幅荷载或随机荷载损伤度相等的原则,推导出了等效的等幅疲劳应力幅值计算公式,介绍了该公式应用于疲劳细节评估或疲劳寿命估算的方法。利用钢筋混凝土梁疲劳试验得到的S-N曲线和S-N方程,针对同批3根钢筋混凝土梁的随机疲劳试验结果,对该公式及方法进行了检验。结果表明,该公式计算结果具有较高的精度,与试验结果较接近且偏安全。该公式操作较方便,适合工程应用。     

基于应力测试对某车型耐久后钣金开裂问题的分析与研究

应力测试是汽车行业常用的疲劳寿命分析手法,当车身零件发生焊点开裂等疲劳破坏问题时,在应力集中位置贴伏应变片,然后在特定的恶路进行应力测试,采集应力数据,结合材料的疲劳限度及S-N曲线,通过分析应力数据能判断出是否存在疲劳破坏的风险,从而协助分析车身零件疲劳开裂的原因,并结合CAE分析提出相应对策。此外,实施对策后,以相同工况再次进行应力测试,通过分析疲劳开裂对策后状态测量所得的应力数据,可快速判断其对策的有效性,从而提高对策成功率,确保新车型按时投产。     

铁路钢板梁桥疲劳及剩余寿命分析

在列车荷载作用下,铁路钢板梁桥的腹板间隙处因面外变形容易产生疲劳裂纹,影响桥梁使用安全与剩余疲劳寿命。对某铁路钢板梁桥采用ANSYS进行全桥仿真模拟,通过计算模型计算出关键部位在列车荷载下的应力历程,并与实测结果进行对比分析;并利用S~N曲线、线性累积损伤理论对各个测点的疲劳寿命进行评估。计算和分析结果表明,腹板间隙处在较低应力幅状态下仍会出现疲劳裂纹。因此,建议缩短桥梁的检测年限,并且认为设置止裂孔的维修方法不能有效地阻止面外变形疲劳裂纹的继续扩展;大部分测点的疲劳寿命趋于无限寿命,有个别测点的剩余疲劳寿命只有50年。     

基于Workbench变速器齿轮轴的疲劳分析

使用Catia软件对齿轮轴进行实体模型,通过Workbench软件的高效率模型导入功能实现了Catia和Workbench的联合仿真,对齿轮轴进行静力学分析,结果表明设计的齿轮轴能满足强度要求。获取了循环载荷谱和材料的S-N曲线,对齿轮轴进行疲劳分析,得到了齿轮轴的寿命、损伤及安全系数等相关参数。结果表明齿轮轴的疲劳寿命能满足设计要求,为齿轮轴的结构设计及优化提供一定的参考依据。     

摩托车疲劳耐久台架试验与寿命预测研究

疲劳耐久性是直接影响摩托车行驶安全的重要性能,摩托车生产企业非常有必要针对每款新车开展疲劳耐久性试验。以某款摩托车为例,进行路谱采集和疲劳耐久试验,采集车架上某关键部位的应变监测信号,探索采用S-N曲线和Miner线性累积损伤理论对车架寿命进行预测。通过试验表明,台架耐久试验相比道路耐久试验更高效、更安全,为摩托车的疲劳耐久试验和车架的优化设计提供了参考依据。     

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.