基于强度变化特性的随机谱载荷下疲劳寿命预估模型

提出了一种新的随机谱载荷下构件的疲劳寿命评估模型.该模型以结构强度变化特性为基础,考虑低幅载荷强化和损伤的双重效应,既有清晰的物理意义,又更合理地反映了疲劳过程中零件强度值随着载荷的变化而相应地增高和衰减的特性,克服了传统疲劳累积损伤模型忽略低幅载荷强化作用的缺陷.经过两种构件的试验验证表明,此模型与传统的累积损伤模型相比能更准确地预测构件在随机载荷下的寿命,为结构的轻量化设计提供理论与技术依据.     

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。     

基于动态弯曲疲劳试验的轮毂仿真分析

动态弯曲疲劳试验是衡量车轮性能的主要指标之一。本文根据GB/T 5909《商用车辆车轮性能要求和试验方法》对动态弯曲疲劳试验要求,开展弯曲疲劳仿真分析,确立了轮毂的分析仿真方法和验收标准,建立了考虑螺栓预紧力的弯曲载荷有限元仿真计算模型。得到车轮危险区域以及其应力载荷历程,并用疲劳理论对其疲劳寿命进行分析预测,为后续轮毂的轻量化设计与改进奠定理论基础。     

低载强化特性在轿车后桥耐久性试验载荷谱处理中的应用

主要研究用于轿车后桥耐久性试验载荷谱的优化处理方法.根据材料的低载强化特性,综合考虑了无效载荷的评价原则,既有效地保存了具有损伤效果的大载荷,又保存了具有强化效果的小载荷,避免了以律只要是小载荷就全部删除的误区,使得台架模拟更加实际的疲劳寿命.     

动力电池框振动台架研究与应用

针对动力电池框在整车试验中的疲劳开裂问题,分析开裂原因,进行设计改进,并对改进后的结构进行台架快速试验验证。文章通过仿真,在常规的试验载荷谱压缩基础上,制定载荷谱强化系数,从而得到一种不依赖于经验的振动台架耐久载荷谱制定方法。结果表明:动力电池框原始方案疲劳仿真开裂部位与道路试验开裂部位一致;疲劳仿真开裂寿命与整车试验的误差在允许范围内。新方案改进效果明显,寿命满足耐久性要求;动力电池框改进方案疲劳仿真寿命与台架试验结果相吻合。结果表明,所采用的仿真制定振动台架耐久载荷谱方法可行。     

汽车驱动桥半轴室内试验强化系数模型研究

依据材料疲劳损伤累积理论对汽车驱动桥半轴的疲劳寿命进行预估,结合随机载荷谱处理技术给出了室内试验强化系数的理论模型,研制了汽车驱动桥室内强化试验系统,并对某公司5 t ZL50DWB装载机车桥等多个产品进行了试验。分析表明理论模型和试验数据吻合较好。     

磨合载荷对汽车变速器疲劳寿命影响的试验研究

为了使相同尺寸规格的变速器满足不同型号车辆对变速器强度的不同要求,合理设置变速器齿轮的磨合规范以达到最佳强化效果,本文对桑塔纳变速器齿轮磨合强化进行了研究。根据一档齿轮低载强化特性和该变速器磨合时间,在不增加磨合成本的基础上,研究了该变速器的最佳磨合载荷,并在变速器试验台上进行了磨合强化试验。试验结果表明,在不改变磨合时间的情况下,用最佳磨合载荷对该变速器进行磨合强化,变速器的平均疲劳寿命提高了39%。变速器齿轮最佳磨合规范的研究不但有助于提高变速器的疲劳寿命,也为进一步制定变速器齿轮的磨合规范、标准提供了技术依据。     

汽车试验可靠性试验强化系数的研究

通过对路面载荷谱幅值分布函数的合求解，依据疲劳损伤原则，在提出当量频次概念的基础上，推导了计算汽车可靠性试验强化系数的数学，模型采用该方法分析计算一种试验场汽车可靠性试验强化系数，计算结果离散性小。     

汽车试验场可靠性试验强化系数的研究

通过对路面载荷谱幅值分布函数的拟合求解，依据疲劳等损伤原则，在提出当量频次概念的基础上，推导了计算汽车可靠性试验强化系数的数学模型。采用该方法分析计算一种试验场汽车可靠性试验强化系数，计算结果离散性小。     

汽车传动系齿轮低载强化的临界载荷研究

在试验研究的基础上拟合出汽车传动系齿轮在经受低幅交变载荷锻炼后,疲劳强度增长规律与临界载荷关系的经验模型。根据此模型提出了一种简便的确定结构件临界载荷的方法,并初步验证了该方法的正确性。应用该方法,从临界载荷估算出了传动系齿轮最佳强化载荷出现的区域及其经受低载强化后的剩余疲劳强度。     

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.     

球铁曲轴弯曲疲劳强度的若干特点

本文以中型货车发动机曲轴为对象，研究了球铁曲轴弯曲疲劳强度的特点。结果表明，轴颈圆角表面粗糙度在Ｒａ１．６－Ｒａ０．４范围内时，球铁曲轴的弯曲疲劳性能无显著变化；同一曲轴上各曲拐疲劳强度存在差异；铸态下球铁曲轴圆角强度的分散性大约是锻钢３－４倍，强化后这种分散性可减小一半以上。球铁曲轴的上述特点主要由球铁材料本身的特性和毛坯浇铸时凝固冷却不一致所造成的。     

路面面层用多孔水泥混凝土力学性能试验

基于大量室内试验,系统分析了多孔混凝土抗压强度随龄期变化的规律,抗压强度与抗折强度、抗折弹性模量的相关性及其疲劳性能,建立了相关数学模型;基于多孔混凝土组成材料和内部结构特点,研究其尺寸效应并给出抗压强度试验时不同尺寸试件的换算系数;探讨了多孔混凝土与普通混凝土的层间粘结性能及面层多孔混凝土的浇注时机与层间处理方式。结果表明:双参数威布尔分布可描述多孔混凝土弯拉疲劳寿命;多孔混凝土尺寸效应显著,经有效面积修正后有所下降。建议施工时底层混凝土浇注完后表面无须收光抹平,初凝完成时浇注面层多孔混凝土。     

模数式桥梁伸缩缝疲劳寿命分析与结构优化

为提高伸缩缝结构的强度和疲劳寿命，提出了一种考虑移动车轮荷载的伸缩缝结构动力响应计算方法，该方法同时考虑了车轮的竖向与水平冲击荷载，这些冲击荷载作用在内力影响线分析得到的最不利作用点上。在动力分析基础上，采用包含有效缺口应力、雨流计数和线性累计损伤理论的结构疲劳寿命分析方法，评估了模数式伸缩缝的疲劳寿命。针对伸缩缝结构强度与疲劳寿命的不足，依次提出了4种结构优化方法：①优化焊趾结构，减小应力集中。②增设单中梁支撑肋板，提高局部抗弯刚度。③增设双中梁支撑肋板，均匀提高抗弯刚度。④增设带横向连接的双中梁支撑肋板，同时提高局部抗弯和抗扭刚度。研究结果表明：中梁与横梁的连接焊缝和中梁跨中是典型的双缝模数式伸缩缝的易损位置。中梁与横梁的连接焊缝上的最大Mises应力超过了Q345级钢材的屈服应力，疲劳寿命远小于中国桥梁规范要求的200万次。优化焊趾结构无法满足强度要求；增设单中梁或双中梁支撑肋板能够能使结构满足强度要求，但无法达到规范要求的疲劳寿命；增设带横向连接的双中梁支撑肋板，可以达到强度和疲劳寿命要求。     

从设计、工艺上解决摩托车后减振弹簧的弯曲变形

减震器弹簧的疲劳强度受材料表面的裂纹、疵点、伤痕及腐蚀介质、工作温度等影响很大,弹簧疲劳强度偏低不能满足弹簧最大工作负荷下疲劳强度的要求,会造成减震器弹簧弯曲、变形,甚至断裂。     

基于圆角滚压工艺的曲轴疲劳行为研究

利用有限元计算软件Abaqus,采用三维显式动力学计算,模拟曲轴圆角滚压过程。利用软件自带的二次开发程序,编写数据采集程序,得到了曲轴圆角表面和内部的应力分布情况。参照曲轴真实疲劳试验,对曲轴进行模拟弯曲疲劳试验,得到不同弯矩水平下曲轴圆角应力分布情况。将模拟弯曲疲劳试验得到的圆角工作应力与滚压后的圆角残余应力进行耦合计算,获得更为准确的曲轴疲劳强度,并依此对曲轴滚压参数进行优化,优化后的曲轴疲劳极限弯矩提高15.7%。     

重型汽车骑马螺栓断裂分析

本文采用组织分析、扫描电镜断口及化学分析,对重型汽车骑马螺栓断裂原因进行分析,结果表明在车辆使用中,由于骑马螺栓拧紧力矩减小引起板簧侧向窜动,对骑马螺栓产生多次小能量冲击,形成附加弯矩,同时在螺栓热处理过程中表面贫碳降低表面的疲劳强度,最终发生弯曲疲劳断裂.     

基于ANSYS workbench的车轮疲劳强度分析

车轮是汽车上的重要部件,它承受车身的重力、驱动力、制动力以及汽车转弯时的横向载荷,对汽车的行驶安全性、稳定性和平顺性都有着非常重要的影响。采用有限元分析的方法可以在新产品设计初期分析出车轮的强度和疲劳寿命,大大缩短设计周期。本文以14×5.5J车轮为研究对象,采用三维建模软件pro/E对车轮进行建模,利用有限元分析软件ANsYs worl出ench对车轮弯曲疲劳强度试验进行模拟,得到车轮强度和疲劳寿命的分析结果。     

基于可靠性设计优化的结构轻量化设计

根据轻量化设计思想,通过可靠性设计方法设计的零部件仍然具有足够的剩余强度。为了实现减重的目标,需要对可靠性设计的结果做进一步优化。文章介绍了一种进一步优化的方法,这种方法考虑了低载强化的强度特性,并通过卡车半轴设计优化实例,得出了可靠性设计优化可以根据试验标准中给出的试验载荷实现的结论。这种方法可以有效的应用于汽车和其它车辆的轻量化设计。