基于弯曲和径向疲劳试验的车轮仿真分析

车轮在设计完成后,需要进行弯曲和径向疲劳物理试验,检验是否满足疲劳寿命的要求。为解决这种开发模式周期长、成本高的问题,基于弯曲和径向疲劳物理试验的方法,使用Creo和Ansys Workbench软件对材质为A356、规格为16×7 J的某型铝合金车轮,建立三维模型和有限元模型。给出仿真流程和仿真思路,采取静态分析模拟动态分析的方式,预测车轮疲劳寿命和安全系数。仿真结果表明,两种试验仿真中最大应力出现的位置与物理试验的位置相一致,验证了有限元方法预估车轮寿命的有效性,从而可以根据分析结果对车轮进行优化设计。     

铝合金车轮强度有限元分析研究

针对铝合金车轮动态弯曲疲劳问题,建立了车轮弯曲实验的静态有限元模型,然后使用商用有限元软件LS-DYNA的隐式计算方法,对铝合金车轮在弯矩作用下的应力分布进行了仿真分析.通过对四个典型状态下车轮主应力分布情况的仿真结果评价,确定了铝合金车轮上最易导致疲劳裂纹产生的高应力区域.该计算机模拟实验平台的建立对铝合金车轮的前期设计开发具有重要的指导意义.     

一种弧齿锥齿轮弯曲疲劳寿命仿真与加速试验

设计了一对20CrNiMo材料弧齿锥齿轮副,使用ANSYS Workbench软件对其进行了瞬态动力学有限元分析,在nCode软件中对其疲劳寿命进行仿真并绘制了P-S-N曲线。根据Miner线性损伤累计理论和Locati快速试验方法,完成了锥齿轮的疲劳寿命加速试验,并得出其弯曲疲劳极限应力值。研究结果表明:试验与仿真结果误差较小。验证了疲劳寿命仿真与加速试验方法在锥齿轮弯曲强度评价方面应用的可行性。     

超级钢汽车车轮强度有限元分析

采用新一代钢铁材料超级钢代替原有的普通强度钢材制造中型客车或货车车轮,以此实现汽车减重、降低油耗和减少环境污染.并针对车轮动态弯曲疲劳试验建立了3种中型客车车轮的静态线性有限元模型,通过模拟计算确定车轮结构的危险点,反映应力集中程度.同时对采用超级钢制成的一组车轮进行动态弯曲疲劳试验.模拟和实验结果表明,采用超级钢生产的车轮在轮辐厚度减少2.5 mm,总质量减少10 kg的情况下仍能达到动态弯曲疲劳试验标准.     

基于有限元仿真车轮多轴疲劳强度分析

基于UIC510-3规程和热负荷试验,确定了车轮疲劳强度分析的计算载荷工况,采用有限元方法数值模拟了运行状态下车轮的应力变化规律,进行了车轮疲劳强度评定.采用最大主应力方法将多轴应力状态转化为单轴应力,通过Haigh-Goodman疲劳极限方程,得出机械载荷下车轮辐板孔的疲劳强度满足要求;采用Goodman方程,将制动热负荷产生的零-拉脉动循环转化为对称循环,根据辐板材料的S-N曲线评价,得出单纯制动热负荷下辐板孔满足疲劳强度要求;提出制动热应力与机械波动应力的叠加方法,采用Miner法则预测机械载荷与制动热负荷组合作用下辐板孔裂纹的形成寿命.由不同载荷下车轮疲劳强度的评价结果,判断出导致辐板孔边裂纹形成的载荷因素是机械载荷与坡道制动的综合作用.     

低碳合金钢18CrNiMo7-6齿轮弯曲疲劳试验研究与误差分析

齿轮弯曲疲劳试验是评价齿轮弯曲疲劳性能的重要手段,为保证试验结果的准确性,探究试验过程误差对试验结果的影响。根据GB/T 14230—1993《齿轮弯曲疲劳强度试验方法》中的B试验法以跨五齿对称加载方式制定弯曲疲劳试验方案,进行有限元仿真与电阻应变片测试验证试验方案的正确性,采用升降法开展18CrNiMo7-6喷丸齿轮弯曲疲劳试验,分析齿轮几何精度、装夹误差以及设备加载精度对弯曲疲劳试验结果的影响。结果表明：试验方案计算齿根弯曲应力与有限元仿真以及电阻应变测试的结果最大误差为8.7%,满足工程需求;99%可靠度下18CrNiMo7-6喷丸齿轮弯曲疲劳极限为642 MPa,相比国标中MQ级的500 MPa提高28%,标准设计偏保守。齿轮的几何精度以及试验设备精度对弯曲疲劳试验结果影响较大,考虑误差综合作用对试验结果的影响为2.43%。     

基于裂纹扩展的齿轮弯曲疲劳寿命仿真分析

从齿轮内部存在缺陷这一事实出发,研究不同载荷、不同缺陷位置对齿轮寿命的影响.根据齿轮无损探伤验收标准设定的初始缺陷,应用边界元分析软件FRANC3D(fracture analysis code in 3dimensions)计算了裂纹前沿不同位置处的应力强度因子,对齿轮在不同载荷条件下进行裂纹扩展的仿真,得到不同载荷条件下载荷循环次数与裂纹长度关系曲线及齿轮寿命与齿根应力幅值曲线.     

沥青混凝土弯曲疲劳试验疲劳损伤分析

针对现有沥青混合料疲劳损伤试验时直接依据刚度或模量计算损伤值而无法真实反映材料微观损伤特性的不足,提出应用反分析方法以得到沥青混凝土的疲劳损伤演化规律。其步骤是：根据沥青混凝土疲劳损伤模型,得到三点弯曲梁试件疲劳损伤力学理论经典解;根据疲劳试验数据确定沥青混凝土材料疲劳损伤模型中的特征参数。应用非线性有限元方法,模拟计算并分析试件疲劳损伤过程中的弯拉应力、挠度、损伤变量、裂纹扩展速率等的变化规律,并预测沥青混凝土试件疲劳寿命及失稳断裂时的裂纹长度。研究结果表明：疲劳寿命的数值模拟结果与试验结果较吻合,证明了所提出的沥青混凝土疲劳损伤模型的合理性和有效性。     

活性粉末混凝土弯曲疲劳寿命研究

研究循环荷载对活性粉末混凝土(RPC)强度的影响,对不同掺量聚丙烯纤维的活性粉末混凝土试件,利用Instron电液伺服式疲劳试验机对其施加循环荷载,测试其疲劳寿命,并找出提高RPC弯曲疲劳强度的合适配合比.     

地铁列车减速器直齿轮弯曲疲劳有限元分析与试验

为研究地铁列车减速器小齿轮齿根部受力情况及弯曲疲劳裂纹萌生的机理,通过建立齿轮副有限元模型,对齿轮啮合过程进行瞬态动力学分析,得到了齿轮啮合过程中齿根处的应力-时间历程进而对齿根弯曲疲劳行为进行了试验研究。瞬态动力学分析表明,小齿轮齿根处在啮合过程中受到脉动循环载荷的作用,最大拉应力出现在齿轮啮合至分度圆时;且齿根处最大主应力的方向为沿齿根切线方向。齿根弯曲疲劳试验结果表明,裂纹在齿根弧线的中间位置萌生,方向为齿根切线的垂直方向。结合有限元分析结果可发现,齿根处裂纹在最大拉应力幅值位置萌生,其扩展行为受最大拉应力的主导。为进一步优化齿轮的设计、制造工艺及材料的选择提供了依据。     

航空铝合金预腐蚀疲劳寿命退化规律

航空铝合金材料在服役过程中常因腐蚀损伤而导致疲劳断裂问题,通过采用扫描电镜及疲劳寿命测试等方法,研究了不同预腐蚀损伤对2xxx铝合金在不同应力比下疲劳寿命的影响,探讨了预腐蚀损伤对疲劳裂纹萌生扩展的影响机理.结果表明:预腐蚀损伤对2xxx铝合金材料疲劳寿命的影响显著,材料的疲劳性能随着腐蚀损伤程度的增加而明显下降.同时建立了预腐蚀损伤对材料疲劳极限的影响系数C-T-R模型,材料疲劳极限的影响系数C随着预腐蚀时间的增加或者应力比R的增加而变大.断口分析表明,预腐蚀损伤的存在导致裂纹萌生寿命大大缩短,裂纹萌生由单源转变为多源,并且均萌生于腐蚀坑处.     

铸造残余应力对铝合金副车架疲劳寿命的影响

运用ProCast软件对真空压铸铝合金副车架进行铸造工艺仿真,得到副车架的残余应力场.通过中间文件把残余应力作为初始条件加载到副车架力学分析有限元模型上,利用HyperMesh、ABAQUS、Fe-Safe等软件对副车架进行疲劳寿命分析.结果显示残余应力使纵向工况、侧向工况、垂向工况中的疲劳寿命分别降低了48%、71.3%、32.5%.对副车架进行台架试验,结果表明:考虑了残余应力的疲劳仿真结果更接近台架试验结果,并且该铝合金副车架的性能指标符合实际使用要求.因此考虑了残余应力的疲劳仿真对真空压铸铝合金副车架的生产更具指导意义.     

Zr-4合金薄片材料的应变疲劳与寿命估算

完成了Zr 4合金漏斗形薄片小试样的横向等幅应变疲劳试验;根据试验分析和弹塑性有限元分析,提出了弹、塑性形状因子和等效泊松比的概念,发展了漏斗形薄片小试样横向应变向轴向应变换算的局部应变等效方法,并推荐了两种简化等效方法;由应变等效方法和疲劳试验结果,得到了Zr 4合金的M C(Man son Coffin)寿命估算模型.研究表明,对于漏斗形薄片小试样,按国标推荐的应变换算公式得到的M C模型对Zr 4合金的应变疲劳寿命预测过于安全,而由推荐的两种简化方法得到的M C模型对寿命估算有1～2倍的合理安全余量.     

铝合金油管特殊螺纹接头设计及密封性能

以应用于油井特殊环境下的铝合金油管为研究对象,对其接头螺纹及密封进行了设计研究。首先根据应用环境,确定了接头的结构及密封形式,然后采用理论设计方法,对偏梯形螺纹进行等强度设计,通过建立二维轴对称有限元模型,对螺纹面、密封锥面、密封环的密封特性进行了设计研究,结果表明:螺纹面和锥面的接触应力都随着其自身过盈量的增加而增加,但内外锥面的接触应力随着螺纹面过盈量的增加而减少,螺纹面的接触应力随锥面的过盈量变化不大。端面密封环过盈量的设计要综合考虑油管及自身受力的变形,以确保在密封环的变形量在其弹性范围内,提供较好的密封性能。最后以设计的结构参数为例,分析了接头在不同工况下的强度及密封性能,结果满足应用要求,验证了设计的合理性。     

变幅载荷下铝合金疲劳寿命概率分布的预测方法

研究了超载对ＬＹ１２ＣＺ铝合金疲劳裂纹起始寿命的影响,得出了超载前后带存活率的疲劳裂纹起始寿命的定量表达式．提出了在变幅载荷下,铝合金切口件疲劳裂纹起始寿命概率分布的预测方法,并进行了实验验证．结果表明这种预测方法是切实可行的．     

铝合金轮毂成形工艺的应用与研究进展

综述了国内外在铝合金轮毂成形工艺方面的研究和应用情况,重点阐述了铝合金轮毂旋压成形工艺的最新进展,介绍了铝合金轮毂的铸旋成形新工艺.对铝合金轮毂成形工艺的发展趋势进行了展望,并对进一步的研究方向提出了建议.     

铝合金表面防护体系的腐蚀疲劳性能

通过实验研究了 2 0 2 4 -T3铝合金四种表面防护处理工艺的腐蚀疲劳性能 .结果表明 ,在4 5℃酸性盐水中铬酸阳极化抗腐蚀疲劳性能优于硫酸阳极化 ;表面阳极化后涂H0 6-2锌黄底漆可显著提高抗腐蚀疲劳性能 .通过对实验结果的定量分析 ,分别给出铝合金四种表面防护处理工艺在加载频率为 1 .2 5Hz、4 5℃酸性盐水中的腐蚀疲劳寿命表达式 .     

泡沫铝合金耐火性能的研究

用有限元分析软件ANSYS建立泡沫铝合金的模型，模拟出在高温条件下泡沫模型的背火面温度场分布情况，得出其温度分布规律并求出它的耐火极限。同时对致密铝合金进行分析比较，发现泡沫铝合金的传热性能低于致密铝合金，而耐火性能优于致密铝合金。研究的结果对于泡沫铝合金在耐火材料方面的应用具有一定的指导意义。     

铝合金6061微尺度铣削的铣削力仿真与实验研究

采用有限元仿真和单因素实验相结合的方法,研究了铝合金6061微尺度铣削的铣削力影响因素.建立了刀具和工件的三维模型并对其进行装配和网格划分,通过有限元仿真模拟了铝合金6061材料的微尺度铣削过程,得到了铣削速度和铣削深度对铣削力的影响规律,并进行了单因素实验研究.结果表明:随着主轴转速的不断增大,铣削力先增大后减小,转折点为24000r/min;随着铣削深度的不断增大,铣削力先增大后减小再增大,转折点为10μm和12μm;随着进给速度的不断增大,铣削力也不断增大.优选出铝合金6061材料微尺度铣削最优工艺参数组合为:主轴转速48000r/min,铣削深度5μm,进给速度20μm/s.