基于路谱载荷的某前副车架多通道试验的开发以及设计优化研究

文章以路谱载荷的多通道试验中某副车架开裂失效问题为研究对象,根据控制臂安装点处的路谱载荷基于风险点疲劳寿命等效原则建立前副车架多通道试验台架,然后基于远程参数控制技术开展前副车架基于路谱的多通道试验。对试验过程中的失效点进行分析,找到开裂问题的根本原因。最后对失效点进行优化,并对优化方案重新进行试验验证,试验结果满足要求。     

钢桥面板-肋双面焊构造细节疲劳失效模式研究

设置高疲劳抗力构造细节是提升钢桥面板疲劳寿命的有效途径之一,以一种钢桥面板-肋双面焊构造细节为研究对象,基于线弹性断裂力学原理,利用ABAQUS有限元软件建立了该细节疲劳裂纹扩展子模型,研究了疲劳加载工况下各裂纹萌生点处初始裂纹扩展能力.同时通过应力强度因子幅值对比分析,进一步确定了该钢桥面板-肋双面焊构造细节主导疲劳失效模式.     

拉-压交变荷载下沥青混合料的疲劳性能

为了研究交变力学状态下沥青混合料的疲劳性能,开发专用加载设备,选择AC-25F和AC-16C两种材料作为研究对象,进行不同荷载级别和不同应力比下的疲劳试验,分析荷载级别和压应变对沥青混合料疲劳行为的影响,并建立考虑压应力影响的疲劳预估模型.结果表明:各种应力比下,沥青混合料疲劳寿命与拉应力呈对数线性关系,但压应力显著延长了材料的疲劳寿命.对于AC-25F,其在应力比为-0.5,-0.3,-0.1时的疲劳寿命分别为应力比0.1时的2.52倍、1.53倍和1.03倍;对于AC-16C,相应的疲劳寿命则分别为应力比0.1时的4.90倍、3.31倍和2.30倍;所建立的考虑压应力影响的疲劳预估模型可有效弥补现有模型仅考虑拉应力作用的缺陷,为路面结构设计和疲劳预估提供参考.     

利用疲劳特性对柴油机壁流式颗粒过滤器的寿命预测

按照裂缝缓慢发展理论对柴油机颗粒过滤器（DPF）寿命进行了计算，并研究了受再生过程最高温度影响的预期寿命．过滤体多孔蜂窝式结构的疲劳特性遵循裂缝缓慢发展理论，按失效的DPF温度分布算出最大热应力．把4点抗弯强度与最大热应力的比值作为校正系数，以修正各种温度分布情况下算出的热应力．4点弯曲疲劳试验中得到的疲劳特性与上述结果作了比较．     

模数式伸缩缝疲劳寿命评估及其更换施工分析

本文针对模数式伸缩缝中梁疲劳断裂问题展开分析,以青银(青岛至银川)高速公路河北段桥梁用到的模数式伸缩缝为原型建立模数式伸缩缝中梁疲劳分析有限元模型,并选取国外BS5400规范及AASHTO规范对其进行疲劳寿命评估,对比分析整体安装及半幅安装焊接为整体两种施工方法下的疲劳寿命,并分析了相邻支撑横梁间距、中梁截面尺寸、钢材弹性模量及半幅施工时焊缝位置对中梁疲劳寿命的影响。结果表明:模数式伸缩缝中梁应力状态对车辆轮载比较敏感,应采用轮载作用次数来评估其疲劳寿命;半幅安装焊接为整体的更换施工方法对中梁疲劳寿命影响显著,BS5400规范及AASHTO规范下疲劳寿命均降低超过50%;支撑横梁间距及中梁截面尺寸为中梁疲劳寿命的显著影响因素,而钢材弹性模量为一般影响因素,焊缝位置在一定范围内显著影响中梁疲劳寿命。     

水泥混凝土桥梁长寿命桥面铺装层复合结构疲劳特性

为了构建疲劳性能优异的水泥混凝土桥梁长寿命铺装结构,借鉴长寿命沥青路面设计的基本思路,选取3种铺装复合结构方案,采用应变控制的四点弯曲疲劳试验,并基于Weibull分布理论对复合结构的疲劳特性进行分析,建立长寿命桥面铺装复合结构双对数疲劳预估方程。研究结果表明：3种铺装复合结构的疲劳寿命均服从双参数Weibull分布;在失效概率为0.1时,复合结构上面层同为AC,下面层采用环氧沥青混合料（EAM）代替SMA后,其疲劳性能得到提高,复合结构下面层同为EAM,上面层采用SMA代替AC后,疲劳性能得到再次提高;＂EAM＋SMA＂的组合具有较好的抗疲劳性能,同时满足长寿命桥面铺装的结构最优设计特点,为今后长寿命桥面铺装相关研究提供了基础。     

考虑随机交通流量的润扬大桥钢箱梁疲劳失效概率及可靠度评估

首先介绍了润扬大桥悬索桥的健康监测系统。然后对健康监测系统所监测的应力时程进行处理,得到钢箱梁疲劳应力谱,分析了应力谱的特点。利用健康监测数据评估钢箱梁的疲劳寿命时,以单天或几天平均的疲劳应力谱进行疲劳寿命评估使得疲劳寿命过大或过小。考虑到交通流量的随机性,研究了日累计损伤度分布规律,提出了考虑交通流量随机性的钢箱梁疲劳破坏失效概率及可靠度评估方法。该方法能够更精确地进行钢箱梁失效概率及可靠度评估,可为大桥的日常维护和耐久性评估提供参考依据。     

汽车摇臂试验品失效分析

利用扫描电镜考察摇臂试验品的断口形貌,对个别区域进行能谱分析。分析结果表明:冲片成形过程中在表面产生的微小裂纹是摇臂出现破坏裂纹最早的源头,是影响疲劳寿命的最主要因素;焊接工艺使基体产生的热影响区相互连接,补焊进一步对热影区组织产生不利的影响,这些因素削弱了摇臂的疲劳寿命。根据失效原因提出了几点建议。     

基于ANSYS Workbench的ZL50型装载机前车架疲劳寿命分析

文中基于CAE技术,对ZL50型装载机前车架进行结构分析与疲劳寿命分析。应用PRO/E软件建立前车架模型,将模型导入ANSYS Workbench软件中,得到装载机前车架的有限元模型;考虑装载机实际工况,通过对有限元模型进行静态分析,获得前车架在作业过程中应力与变形情况,并用有限元方法对其疲劳寿命进行分析评估;根据ANSYS Workbench软件得出的计算结果,找出应力集中点和容易产生疲劳失效的部位,为进一步分析提供指导。     

汽车变速器齿轮齿端崩角失效分析及优化改进

齿轮是汽车变速器关键传动零件,齿轮的正确啮合与疲劳寿命直接关系到变速器的工作性能和使用寿命。文章以某客车变速器为研究对象,针对变速器在总成疲劳寿命试验中出现的齿轮齿端崩角失效问题,应用金相检验、电镜观察、齿轮齿面拓扑、Romax计算分析、尺寸链计算等方法,逐步查明导致轮齿齿端崩角失效的原因,并根据分析结果对齿轮进行优化改进。通过实验验证了改进方案的可行性,最终解决了此齿端崩角问题。为类似的齿轮疲劳失效问题提供了可以借鉴的分析思路和验证方法。     

基于等效疲劳车的正交异性钢桥面板疲劳寿命评估研究

合理评估正交异性钢桥面板疲劳寿命,以指导新建钢桥建设及既有钢桥管养,成为当前桥梁可持续发展的重大需求。准确、合理的疲劳荷载是钢桥面板疲劳寿命评估的基础,然而在目前我国钢桥规范中,钢桥面板疲劳荷载采用的是一辆固定总重的四轴标准疲劳车,也没有给出具体钢桥面板疲劳寿命评估过程。对此,基于应力～寿命分析法,制订了一种基于等效疲劳车的钢桥面板疲劳寿命评估过程,并以武汉军山大桥和云南金安金沙江大桥为例,开展了正交异性钢桥面板疲劳寿命评估研究,研究结果表明:军山大桥与金安大桥合理等效疲劳车总重约是标准疲劳车的3.0倍与1.4倍。     

铝合金点焊接头疲劳性能研究及寿命分析

为了支持多环形纹路表面电极帽式铝合金点焊接头在车辆正向开发中的设计应用,设计并开展了一系列的铝合金点焊接头疲劳试验研究和疲劳寿命预测方法研究。过程中获得了点焊接头的载荷-寿命对应关系,总结了铝合金点焊接头疲劳强度受载荷方向、母材强度及厚度等因素影响的普遍规律,分析了铝合金点焊接头的疲劳失效破坏模式,并提出了评价铝合金点焊接头疲劳寿命的S-N曲线,可以有效指导铝合金点焊接头的抗疲劳设计开发工作。     

半柔性路面材料的疲劳寿命研究

针对半柔性路面材料开展不同试验条件下的三点弯曲疲劳试验,研究其在循环荷载作用下的变形规律,进行损伤演化过程分析,并基于永久变形相对变化率的平稳值建立疲劳方程。结果表明:半柔性路面材料的变形分为可恢复变形和永久变形,其中可恢复变形的恢复速率随着荷载作用次数的增加而降低,永久变形随着荷载作用次数的增加而增加。半柔性路面材料的损伤会随着永久变形相对变化率的快速增大而越快地演化至失效阈值。疲劳寿命随着永久变形相对变化率平稳值的增大呈幂函数趋势下降。不同养护时间的疲劳寿命预测值与实际值的相对误差平均值为6%～29%,表明所建立的疲劳方程能很好地预测半柔性路面材料的疲劳寿命。     

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。     

预应力CFRP板加固钢梁抗弯疲劳试验研究

首先,采用修正的Pairs公式分析粘贴预应力CFRP板加固的钢构件的疲劳裂纹扩展行为.然后通过粘贴CFRP板的预制裂纹钢梁4点弯曲进行疲劳试验研究,最后基于阻止裂纹扩展的角度提出一种初步估计加固所需预应力大小的简化计算和设计方法.结果表明,粘贴预应力CFRP板对钢梁疲劳寿命的影响很大,与预制裂纹阶段比寿命提高最高可达10倍以上.不同的预制裂纹,同样的加固措施效果差别可达10倍.采用后张法施加预应力效果很好,锚固装置可以实时控制有效预应力,且预应力损失很小.     

基于车辆荷载数据的波形钢腹板PC梁桥细节疲劳寿命预测

波形钢腹板作为一种新型桥梁结构形式,在钢腹板与顶板衔接位置及波形钢腹板折线位置容易产生应力集中而出现疲劳失效。基于实测车辆荷载数据,在有限元软件ANSYS平台采用瞬态分析将荷载数据转换成疲劳应力效应。在此基础上,基于S-N曲线法对波形钢腹板结构的典型焊接点的疲劳寿命进行了预测。研究表明:典型货车车重服从多峰分布,波形钢腹板PC梁桥在波形折角位置、钢混连接孔位置和钢材焊缝位置处容易出现疲劳裂纹。在年交通增长率为5%的荷载作用下,头道河大桥细节1和细节2的疲劳寿命分别为143 a和295 a。     

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。     

发动机排气门失效仿真分析

文章基于国内外对汽车发动机气门失效的研究现状,从工况方面出发,分析了导致气门失效的主要考虑因素,并根据气门的工况特征,采用有限元法进行了排气门在燃烧载荷、冲击载荷、温度载荷情况下及气门偏心异常条件下气门应力分布的研究,最后基于应力进行了气门的疲劳分析。结果表明,异常情况下,气门和气门座交接面处应力异常增大,疲劳损坏对气门的寿命影响很大,有可能是造成本次失效的主要原因。通过分析,也可为气门的失效分析和气门的优化设计提供理论依据。     

基于虚拟台架疲劳分析的副车架结构改进设计EI北大核心CSCD

针对某车副车架在道路试验中发生开裂现象,对其结构进行了改进设计,采用有限元法对改进前后的副车架进行疲劳寿命分析,并经台架试验验证。结果表明,改进后的结构疲劳寿命满足设计要求,路试未再发生疲劳失效。     

基于载荷谱的轿车后车身耐久性能分析

本文以中心开发的乘用车后车身的疲劳耐久特性作为研究对象,截取整车后半部分白车身建立有限元模型,以实测车轮六分力载荷谱经多体动力学仿真分析输出的后悬架安装点激励作为疲劳计算的载荷输入。在此基础上,通过疲劳仿真分析软件FEMFAT分别对开发车与竞品车后车身疲劳寿命进行了对比分析,并将仿真分析结果与试验结果进行了对标,为该乘用车车身的设计开发及改进提供重要依据。