基于S变换的汽车零部件疲劳载荷谱编辑法研究

小波变换和短时傅里叶变换为频域载荷谱编辑方法的主要分析工具,小波变换法分解函数及分解层数难确定和短时傅里叶变换法窗宽固定的缺陷,导致对随机载荷的分析结果存在偏差,影响载荷编辑质量。为解决此问题,基于S变换基本理论,探索S变换在载荷加速编辑领域的应用,对试验场采集的应变信号进行S变换分析提取最大幅值谱,并以此为依据提取轮心六分力信号中的损伤载荷获取加速谱。将S变换、损伤保留、小波变换和短时傅里叶变换加速谱从载荷压缩量、损伤保留比例、功率谱密度、统计参数、穿级计数和疲劳仿真等方面进行对比分析。研究结果表明：基于S变换最大幅值谱可准确识别原始信号中的小损伤载荷;保留相同损伤保留量前提下,S变换加速谱的压缩效率最高且统计参数误差最小;S变换编辑法可将原始载荷时间压缩46.67%,同时加速谱的疲劳分析误差仅为2.2%,可获得与原始载荷相同的分析结果;S变换编辑法在疲劳分析效率和分析精度方面优于损伤保留、小波变换和短时傅里叶变换编辑法;该方法适用于汽车零部件疲劳耐久性分析。     

表面粗糙度对疲劳寿命的影响分析

研究了表面粗糙度对材料拉压疲劳寿命的影响,通过对不同单位加工的各组试验样品进行表面粗糙度测量,计算粗糙度均值并运用数理统计的方法分析数据离散性;在高频试验机上对各组样品进行定载荷拉压疲劳试验,获得疲劳寿命值。试验结果表明,试验样品的粗糙度控制得越小,疲劳寿命提高越显著;粗糙度值离散性越小,疲劳寿命值越收敛。     

载荷形式对V型柴油机机体疲劳寿命的影响

以某V型柴油机机体为研究对象,对两种载荷形式下机体疲劳试验方法进行了研究,对比计算了两种试验载荷加载方式下机体横隔板的疲劳寿命分布。研究结果表明,横隔板处的疲劳寿命分布基本相同,两种载荷形式对机体横隔板疲劳寿命的影响没有显著的差异。结合仿真结果,在实机试验中采取集中加载方式进行了验证,为后续确定机体疲劳试验的加载方式和载荷大小提供了依据。     

轿车悬架台架多轴疲劳试验载荷开发

以某C级轿车悬架零部件的试验载荷开发为例,探讨了多轴疲劳载荷谱浓缩的编辑方法和台架试验载荷谱的质量检查技术,以及载荷测试参数和道路载荷采集工况的确定.浓缩载荷谱质量分析结果表明,该C级车悬架时间域编辑载荷谱优于峰谷值编辑载荷谱.以时间域编辑为基础,结合提出的特殊载荷频率浓缩处理,使C级车悬架零部件台架试验载荷达到了理想的加速效果和各轴损伤的一致性.     

悬架下摆臂的疲劳寿命分析

根据汽车悬架下摆臂所受的极限静载工况下的结构应力分析、道路载荷作用下的疲劳损伤分析和常用行驶工况下的疲劳寿命等分析,采用CAE与台架和道路试验相结合的方法,从多体动力学得到载荷值,应用“惯性释放法”获得不同工况下,下摆臂的应力分布特征;据此确定易出现疲劳损伤的部位,为下摆臂探索出一种一体化疲劳寿命分析方法;采用该方法对某型汽车下摆臂进行分析的结果表明,受到的应力下降1OMPa时,疲劳寿命约能提高1倍.     

汽车加速耐久试验方法研究

为了加速考察车辆的耐久性能,分析在实验台架上进行耐久性加速的编辑方法和适用范围;结合工程实际,采用将疲劳损伤与时间信号关联、分段编辑的方法进行应用。结果证明,该方法不仅能大幅缩减试验时间,而且还能保留失效模式,具有较好的加速耐久性评估效果。     

变速器加速疲劳试验方法分析EI北大核心CSCD

基于对目前变速器大多采用的等幅疲劳试验方法的分析,运用线性累积损伤准则,推导了一种加速疲劳试验方法;分析了该方法的载荷谱及应力循环次数,及变速器关键零件在不同载荷强化系数作用下的损伤度;得到了这两种试验方法的循环次数与损伤度的当量关系。比较两种方法的试验结果表明,加速疲劳试验方法可较好地保持失效机理,因而更为合理,但尚待进一步的大量试验验证。     

轮胎尺寸对汽车结构疲劳累积损伤影响研究

基于结构耐久试验工况,通过六分力设备与底盘杆系所采集的整车道路载荷谱,应用动力学载荷分解方法获得虚拟随机载荷谱,对车身结构进行应力分析和疲劳累积损伤计算。在底盘关键位置布置传感器,同时在车身结构中CAE疲劳分析所对应的5个高应力区粘贴应变片,先后采用3套不同尺寸参数(包括胎高和胎面宽度)的轮胎以相同的耐久工况(同一个试验场,试验路面及对应的速度相同)来进行实车载荷对比测试。针对车身结构载荷幅值、频域进行分析,并基于雨流循环计数对车身和底盘件进行疲劳累积损伤计算与分析。整车实际测试的结果表明,CAE所预测到的损伤(裂纹)位置及其里程数与路试结果相吻合;在同样使用条件下,轮胎内径越大,车身结构和汽车底盘的寿命越低,已经可进行量化对比。     

基于FEMFAT的某牵引车车架台架疲劳分析

本文针对某牵引车车架在台架试验中出现的纵梁局部孔位处开裂的问题进行分析,结合台架试验以及仿真分析结果,提出优化方案。首先根据有限元理论以及台架试验的边界条件建立了车架台架的有限元模型,并且对台架试验运行过程进行静强度分析,经过电测对标确认了模型的精度。然后根据疲劳分析理论、材料的疲劳试验结果,在FEMFAT软件中建立相应的材料参数以及载荷谱,进行疲劳仿真分析,对台架试验出现的开裂情况进行了复现。针对开裂故障提出工艺优化办法,在后续台架试验中进行验证。     

悬置支架的优化设计与疲劳寿命分析

针对某型轿车变速器悬置支架在道路试验中失效的现象,提出了有效的解决方案。建立了悬置系统动力学模型,进行动力学仿真分析并获得载荷数据。进而应用有限元方法对变速器支架进行分析;根据分析结果,使用连续体结构拓扑优化技术对支架模型进行优化设计;结合台架试验和疲劳寿命预测对变速器悬置支架疲劳寿命进行分析以验证改进方案的有效性和可靠性。     

沥青混合料疲劳响应模型试验研究

首先总结分析了沥青混合料不同疲劳试验方法的特点、两种疲劳试验控制模式的适用范围,建议采用应力控制模式的间接拉伸疲劳试验方法。然后分析了不同试验因素的影响,选定了加载波型,确定了疲劳试验的应力比水平、频率及温度等试验参数的范围。采用旋转压实成型方法,对3种沥青混合料进行试件成型。分别考虑3种空隙率水平,应用均匀试验设计方法,进行了不同温度、频率、应力比水平下的间接拉伸疲劳试验,对试验结果进行了显著性分析,并应用多元线性回归方法,得到了适用于不同荷载条件下基于温度、频率、沥青饱和度、初始应变及初始劲度模量的沥青混合料疲劳模型。与国外疲劳模型进行了对比分析,表明得到的疲劳模型具有较好的比对性,可用于沥青混合料疲劳寿命的预估。     

基于断裂力学的铆接钢桥疲劳寿命研究

在役钢桥的疲劳问题日益突出,传统疲劳分析方法的准确性依赖于桥梁受载历史,交通量不断变化使得受载历史不易获取,而断裂力学分析方法则可以避开这一难题。基于断裂力学原理,研究铆接钢桥的疲劳寿命,并将断裂力学分析方法应用于重庆某铆接钢桥疲劳寿命的计算。     

定侧压混凝土双轴拉-压疲劳累积损伤试验研究

在对有限预应力混凝土桥梁结构进行损伤分析与剩余寿命估算时,为了解混凝土在双轴波动拉-压应力作用下的疲劳强度和损伤特性,通过室内小尺寸的变截面棱柱体试件的双轴疲劳试验,得到了定侧压下混凝土等幅和变幅重复荷载作用下的轴心拉-压疲劳方程和疲劳变形特性。由等幅疲劳变形模量定义了损伤变量,拟合试验结果得到了相应的损伤演化方程;依据损伤演变与损伤状态、加载条件间的相关性,建立了相应的疲劳损伤模型。研究表明:极限疲劳割线模量衰减率可作为混凝土发生拉-压疲劳破坏的标志;用规范化的疲劳变形模量定义损伤变量,建立的损伤累积模型,用于疲劳损伤分析和剩余寿命预测时具有较高的精度。     

体外预应力节段预制拼装混凝土梁疲劳试验研究

为研究体外预应力节段预制拼装混凝土梁的抗疲劳性能,设计制作了1∶3缩尺模型,进行设计荷载下的疲劳模型试验研究。综合对比国内外多种疲劳荷载计算方法,确定试验疲劳等效荷载;在此基础上,进行了体外预应力节段预制拼装混凝土梁的抗疲劳理论分析和200万次疲劳加载试验。理论分析结果表明,节段预制拼装梁包含的混凝土和体外预应力构件抗疲劳能力具有较大余量,不控制结构的耐久性;试验结果表明,模型在200万次疲劳加载后,各部位均未发现疲劳裂纹,模型的力学特性未随循环次数的增加而发生明显改变,验证了结构设计的合理性和安全性。     

沥青混合料的温度疲劳损伤效应模拟研究

加载频率对沥青混合料的疲劳寿命影响较大,根据低加载频率的疲劳试验来模拟材料的温度疲劳,运用耗散能相关理论来分析沥青混合料的温度疲劳损伤,并进行损伤力学的分析。     

液压挖掘机斗杆台架疲劳试验载荷等效方法

为了克服斗杆各铰点力分别编制成载荷谱进行疲劳试验加载时各力之间关联特性无法再现的问题,即为了获得能够反映实际工况,且能用于编制台架疲劳试验程序谱的基础载荷数据,提出一种复杂载荷等效方法。首先分别采用三维销轴力传感器、压力传感器、位移传感器和应变片,实测挖掘机工作过程中斗杆与铲斗的铰点力、油缸力、摇杆力、工作姿态及斗杆疲劳关键点应力时间历程;其次根据各铰点力的规律和斗杆的运动特征,确定在斗杆局部坐标系下进行台架疲劳试验的加载方案;再根据斗杆截面应力状态,提出以斗杆最大弯矩截面上应力最大点的应力一致为载荷等效基准,将斗杆上的各铰点力等效为斗杆局部坐标系下的1个单向载荷,最后将该等效载荷加载下斗杆结构上3个疲劳关键点的应力-时间历程与对应测点实测应力-时间历程进行对比。结果表明：2条应力曲线相关程度在1^#测点处达到97.21%,在2^#测点处为91.54%,在3^#测点处,相关程度略低,但也达到88.6%;各疲劳关键点处由等效载荷引起的损伤均与实测应力产生的损伤十分接近,从而验证了载荷等效方法的有效性;按该等效方法求得的等效载荷是编制斗杆疲劳计算载荷谱和台架疲劳试验程序谱的基础数据。     

致损荷载信息缺失在役钢桥的疲劳损伤状态重构方法

大多数在役钢桥的致损荷载信息缺失,根据不完备监测检测信息重构结构的疲劳损伤状态,是确保结构服役安全的基本前提。基于部分疲劳开裂信息反向重建等效致损荷载信息,提出了致损荷载信息缺失条件下的在役钢桥疲劳损伤状态重构方法。首先通过线性损伤累积理论和等效结构应力评估方法计算不同荷载工况下的疲劳敏感构造细节疲劳损伤累积;以钢桥服役期间疲劳损伤监测检测获得的疲劳裂纹检测结果为约束条件,将荷载工况的线性组合作为等效荷载历程,实现了在役钢桥结构的疲劳损伤状态重构;通过模型试验对所提出的疲劳损伤状态重构方法进行了验证。研究结果表明:基于疲劳裂纹损伤信息,在致损荷载信息缺失条件下重构得到的疲劳敏感构造细节损伤状态重构结果与试验结果吻合,证明了致损荷载信息缺失条件下实现疲劳损伤状态重构的可行性和所提出方法的有效性,为在役钢桥的实际疲劳损伤状态评估提供了新思路和新方法。     

我国公路桥梁疲劳车辆模型研究

基于府店路荷载调查资料,探讨了我国疲劳车辆模型的建立方法。将疲劳车辆加载于常用跨径简支梁桥上,分析比较了各疲劳车辆的疲劳损伤。通过定义疲劳损伤率,评估了各疲劳车辆的等效精度。在我国疲劳设计车辆尚未建立的情况下,建立疲劳车辆的方法对我国公路桥梁的疲劳设计具有一定的指导意义。     

山西运煤专线水泥混凝土试验路结构分析

针对山西省运煤专线行驶的车辆轴重大、轮压高和多轴化的特点,采用弹性地基上多层结构模型,对试验路段素水泥混凝土(PCP)路面结构组合的荷载应力、温度应力进行了仔细的计算分析,给出了钢筋混凝土(JRCP)、连续配筋混凝土(CRCP)路面的配筋率,进而对试验路不同路面结构组合的疲劳寿命进行预估.结合近期试验路段路况调查结果,对试验段不同路面结构组合形式的适应性进行评价分析.分析表明,(1)增加水泥混凝土面层厚度,是保证运煤专线在车辆轴重大、轮压高和多轴化作用下具有较高疲劳寿命的首要选择;(2)采用连续配筋混凝土结构组合,存在裂缝间距不能控制在规范要求的范围内;(3)采用双层钢筋网的钢筋混凝土路面结构组合较素混凝土、连续配筋混凝土结构组合更有优势.