基于时域波形再现技术的车架焊缝疲劳寿命研究

为从试车场载荷谱中提取动载荷以准确预测车架焊缝疲劳寿命,采集试验车辆关键位置在试车场道路的时域载荷;对车架柔性化处理后,利用动力学分析软件LMS Virtual Lab搭建整车刚柔耦合多体动力学模型;基于时域波形再现技术,对目标信号进行虚拟迭代,求得目标位置垂向位移驱动信号;将驱动信号输入整车刚柔耦合多体动力学模型,分解关键连接点的动态载荷谱;基于线性疲劳累积损伤理论和Volvo法,结合目标连接点的动态载荷谱,预测目标位置焊缝的疲劳寿命;通过优化第三横梁和纵梁的连接形式使焊缝疲劳寿命提升近4倍。     

车身疲劳载荷识别与应用

为提高整车载荷识别精度和车身疲劳寿命预测精度,提出应用改进的振动系统传递函数估计算法结合虚拟迭代计算方法,以提高整车输入载荷识别精度和车身疲劳寿命预测精度。首先,应用道路载荷测量车进行整车试验场耐久性强化试验道路载荷信号采集,建立满足工程精度要求的整车刚柔耦合多体动力学模型。在整车振动系统传递函数矩阵识别中,利用改进的估计算法消除输入载荷和响应载荷中随机干扰信号的影响,然后应用整车动力学模型进行输入载荷的虚拟迭代计算,获得比H1估计方法更准确的输入载荷。最后,将虚拟输入载荷导入白车身有限元模型中进行寿命预测计算,并应用整车四通道道路模拟试验进行白车身疲劳寿命试验来验证提出的寿命预测计算的准确性。结果表明,仿真预测结果与试验结果基本一致,说明所应用的改进估计算法和虚拟迭代计算方法可以获得更加准确的整车输入载荷,提高车身疲劳寿命预测的精度。     

柔性结构疲劳寿命的预测方法

讨论柔性构架结构疲劳寿命的预测方法,建立刚柔耦合多体动力学模型,计算结构危险点的动载荷时间历程;利用有限元准静态分析法,获得应力影响因子;利用模态分析技术获得结构固有频率和模态振型,确定结构的危险点位置.基于危险应力分布的动载荷历程,结合材料特性曲线以及线性损伤理论,进行标准时域的柔性结构应力应变的循环计数,损伤预测和寿命估计.应用该方法对构架结构进行疲劳寿命预测,结果表明,该预测方法预测精度有效,可以有效提高结构耐久性设计质量.     

某大型运输车的耐久性虚拟试验研究

耐久性问题是车辆领域的研究热点,对车辆进行实物疲劳实验成本高、周期长,为了缩短研制周期,降低研究成本,提出了虚拟试验的方法来研究车辆的耐久性问题. 以某大型运输车为研究对象,建立了其有限元模型,通过静力学分析获取了应力分布结果和车架变形结果;通过模态分析获取了柔性体结构的模态信息. 基于模态应力恢复理论,考虑车架、上摆臂、下摆臂和力轴的柔性,建立了整车刚柔耦合模型,获取了在平坦路面行驶的动力学响应.与实测结果对比,车架测点的垂向加速度均方根值在误差接受范围内,验证了模型的正确性. 根据Palmgren-Miner准则,对车辆在D级路面的行驶寿命进行了评估,结果表明,4桥悬架结构疲劳寿命最小,并且下摆臂结构出现了应力集中. 通过改进下摆臂结构增加了其使用寿命,为车辆结构的设计提供了参考.      

车身疲劳载荷谱的位移反求法

提出运用轮心位移反求法求取车身载荷谱的方法.通过布置合适的传感器,采集试车场强化路面的道路载荷谱信号;建立精度满足要求的整车多体动力学模型;基于采集的道路载荷谱和多体模型进行虚拟迭代,并进行车身载荷谱的分解.结果表明,迭代后仿真信号与试验值的一致性好,随后提取的车身载荷谱具有较高的可靠性,可用于车身疲劳寿命预测.     

变速器齿轮传动刚柔耦合建模与疲劳寿命预测

齿轮轴系的疲劳寿命预测是变速器设计开发过程中的重要环节。文章考虑变速器总成各零部件之间的动力学关联及其约束特征,在ADAMS中建立了变速器总成的多体动力学模型;结合变速器总成的台架试验工况,应用ANSYS软件进行齿轮副的静力学分析,通过弯曲应力和接触应力对所建有限元模型进行了校验;提取变速器齿轮副的模态中性文件,在ADAMS中建立其柔性体模型,进而建立变速器总成的刚柔耦合模型;基于模态叠加法进行瞬态动力学分析,并与在ANSYS中进行的有限元分析结果进行对比,验证了柔性体模型的有效性;得到变速器一挡齿轮危险点的应力谱,利用名义应力法和Miner损伤累计理论,对其进行疲劳预测,并利用台架试验进行了验证。验证试验表明,仿真结果与试验结果基本吻合,该文方法有效。     

矿用清障车托举机构疲劳寿命分析及结构优化

研究矿用清障车托举机构的疲劳寿命,并针对传统经验设计下的结构进行优化设计.采用多体动力学和有限元联合仿真的方法,建立整车刚柔耦合动力学模型,将仿真获得的载荷时间历程作为托举机构疲劳分析的随机载荷谱,利用S-N方法对托举机构进行疲劳寿命预测.结果显示,机构最小疲劳寿命为4.54×106次(相当于4.3年),对于需要长期运作的矿用车来说该值偏小.进而采用基于变密度法的拓扑优化方法以静态多工况刚度和动态低阶固有频率为目标对托举机构进行优化设计,获得了最优的臂架拓扑图,再对托举机构进行尺寸优化,依据优化结果完成新托举机构的设计.最后与原托举机构的强度和疲劳寿命进行比较,结果表明,优化后的托举机构强度和疲劳寿命分别改善了11.7%和521%.     

某汽车排气系统的机械疲劳寿命仿真分析

为有效提高全寿命分析的准确性,采用有限元法预测排气系统的疲劳耐久性;将名义应力法与动态疲劳分析方法相结合,提出了一种基于动态响应的全寿命分析方法.该方法采用模态频率响应计算结构在不同频率激励下的应力响应,进而以应力响应为疲劳载荷并结合材料的疲劳特性和Miner线性累积疲劳理论,计算得到结构的疲劳寿命.以某型轿车排气系统为研究对象,分析其在发动机扭矩激励和振动激励下的机械疲劳寿命,仿真结果表明,该排气系统的耐久性满足要求.     

整车刚柔耦合建模及随机激励下的平顺性分析

基于多体动力学理论、有限元及模态综合法,建立了某轿车的整车刚柔耦合动力学模型,其中包括前悬架、转向系等刚体子系统及后悬架柔体子系统.建立B级随机路面模型,采用该数字化试验道路对整车的平顺性进行仿真计算,得到不同车速下的车身质心处垂向加速度以及驾驶员座椅坐垫上方、座椅靠背以及脚支撑面处的加权加速度均方根值.结果表明,所建...     

后悬架多轴疲劳寿命预测

以鹅卵石强化路面的道路载荷为边界条件,考虑材料弹塑性变形,对汽车后悬架进行瞬态动力学有限元分析,利用传统的应变寿命法计算得到后悬架单轴疲劳寿命,对应力-应变时间历程的二轴性分析表明:汽车后悬架局部危险区域承受多轴非比例载荷.基于多轴疲劳理论,考虑了材料的非比例强化的影响,分析了裂纹形式,选用基于临界面法的Bannantine模型和Wang-Brown模型预测了后悬架的多轴疲劳寿命,并与单轴疲劳寿命分析结果进行了比较,研究发现,在非比例循环载荷下,疲劳寿命将大大减少,按常规的单轴疲劳寿命估算方法,将给出偏于危险的预测.     

基于虚拟样机的整车平顺性仿真分析

以多体系统动力学理论为基础,应用机械系统动力学仿真分析软件ADAMS／Car专业模块,建立了某整车虚拟样机模型。根据国标规定,建立了脉冲输入路面,并进行不同车速下的仿真试验,得到试验数据;对于随机路面输入试验,通过深入研究ADAMS／Car下随机路面文件的特点,规定相应的参数,进行平顺性仿真试验,并对汽车的平顺性输出结果做出评价。     

基于虚拟试验场的后悬架疲劳分析

利用虚拟试验场技术建立耐久性强化路面和整车有限元模型,考虑轮胎的结构非线性因素、轮胎和路面的接触非线性以及橡胶连接件的刚度和阻尼特性等传统计算机辅助分析常使用的人为假定,通过显示时间积分获得道路载荷.基于弹塑性材料模型对后悬架施加道路载荷得到其应力应变历程,应用应变寿命法预测疲劳裂纹萌生寿命,并考虑了平均应力对疲劳寿命的影响.     

柔性支承下风力机低速轴轴承疲劳寿命分析

随机风载荷和塔架的柔性支承容易使齿轮箱低速轴轴承受到复杂交变载荷,导致轴承疲劳损坏。为研究在柔性支承和变载荷下风力机齿轮箱低速轴轴承的疲劳寿命,文章建立柔性支承下风力机齿轮箱动力学模型,得出低速轴轴承动态载荷,并对轴承进行静力学分析。最后根据准静态学分析法,得到轴承应力谱,并基于Miner线性累积损伤法则对低速轴轴承的疲劳寿命进行估算。分析结果表明,滚动体与内圈接触区域的外侧倒角处接触应力最大,该最大接触应力结果与Hertz理论计算出的应力幅值结果较为一致;考虑塔架柔性支承下得到风力机低速轴轴承疲劳寿命小于其设计寿命,因此在风力机低速轴轴承设计时必须考虑塔架的柔性支承。     

铝合金薄板结构多模态随机振动疲劳分析

基于数值方法分析了铝合金薄板在共振和非共振状态下的动态响应,结合Dirlik疲劳寿命估算方法,确定振动应力是影响结构振动疲劳寿命的主要因素.利用数字图像相关技术,通过随机振动试验验证了数值计算动应力的准确性,研究了结构在多模态随机载荷激励下的振动特性,发现高阶模态载荷会影响结构振动疲劳损伤,引起结构振动疲劳寿命的急剧降低,并分析了产生这一现象的原因.     

基于道路谱模拟的转向节疲劳分析

为了解所设计的转向节疲劳寿命是否能够满足设计要求,文章首先提取了悬架典型极限工况运动时转向节各连接点所受的力,并对其进行强度分析;根据分析结果,得出该转向节在不平路面工况所受的应力最大,因此需计算不平路面下转向节的疲劳寿命;用Matlab对道路不平度曲线进行了模拟,然后将道路不平度曲线输入多体动力学软件,得到悬架转向节在该工况的载荷谱;最后根据二轴性分析结果,对转向节进行多轴疲劳寿命分析,分析结果验证了该转向节设计的合理性。     

计及环境特征的刚-柔机械臂动力学模型及其控制策略

为了实现柔性机械臂主动柔性控制，基于Kane方程推导建立在惯性参考坐标系中的刚-柔机械臂的非线性动力学模型，并利用假设模态的方法对方程进行离散．在对刚-柔机械臂进行主动柔顺控制时，柔性机械臂要受到未确定外部环境的约束，因此，建立了计及环境特征的一般柔性多体系统动力学模型以及计及环境特征的刚-柔机械臂动力学模型，并分析研究了刚-柔机械臂主动柔顺控制策略．     

作大范围运动弹性结构振动频率及模态的摄动解

根据参数摄动理论,建立了作大范围运动弹性结构特征频率与模态的摄动理论,推导了作大范围运动弹性结构的特征频率与模态的1阶、2阶摄动方程.以作大范围运动弹性梁为例,求解了作大范围转动弹性梁振动频率与模态的1阶、2阶摄动近似解,并与结构动力学意义下的频率与模态进行了比较.该方法解决了在柔性多体系统中大范围运动对柔性体变形运动的振动频率与模态的影响这类刚 柔耦合问题,同时为任意柔性多体系统刚 柔耦合动力学程式化建模提供了高效、精确的离散方法.     

基于虚拟迭代技术的汽车喇叭支架疲劳分析

针对某汽车喇叭支架避振片断裂问题,采用虚拟迭代技术与有限元相结合的方法进行支架的疲劳寿命分析.在对半车架和驾驶室的有限元模态分析的基础上,获得了半车架和驾驶室的中性文件,采用刚柔耦合建模法建立了驾驶室、车架和虚拟台架多体动力学模型,利用虚拟迭代方法提取了喇叭支架安装点处的载荷谱并对支架进行了疲劳分析.结果表明:支架避振片处最大损伤值为31.356,将发生疲劳破坏,破坏区域与实际断裂部位一致;采取增加一片避振片的改进措施,改进后的喇叭支架避振片最大损伤值远小于1.000,满足疲劳寿命要求;在模型准确的前提下,由虚拟迭代方法获得的载荷谱可有效地应用于汽车零部件的疲劳分析中.     

基于Matlab的二自由度车辆的动力学仿真

基于Matlab对二自由度车辆进行动力学仿真。由滤波白噪声产生的路面激励作为系统的输入,通过建立系统的状态方程得出了三个系统输出:车身加速度、悬架动行程和车轮动载荷,并得出了在不同车速和路面情况下的仿真结果。     

基于机液联合仿真的剪叉机构疲劳寿命分析

为解决工程机械复杂机液结构的疲劳寿命计算问题,以某型号高空作业平台剪叉机构为研究对象,提出了一种基于机液联合仿真的结构疲劳寿命计算方法.首先,建立了剪叉机构的机液联合刚柔耦合多体动力学仿真模型,分析了剪叉机构在举升过程中的受力情况,确定了极限工况为举升阶段79.2 s时刻,提取了各关键铰点处的载荷谱;并通过剪叉机构的油缸压力和结构应力测试实验,验证了动力学仿真模型的正确性;然后,基于联合仿真确定的极限工况和铰点载荷谱,对剪叉臂进行了极限工况下和单位载荷作用下的静力学分析,得到了剪叉臂结构应力分布情况;最后,利用铰点载荷谱和剪叉臂结构应力通过仿真获得剪叉臂疲劳损伤云图,确定了剪叉臂疲劳危险部位主要是剪叉臂各个零部件的连接位置处,为后续的疲劳寿命优化提供了基础.