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汽车零部件疲劳分析载荷谱加速编辑法研究 被引量：18
1
作者 董国疆 韩杰 +1 位作者 颜峰 郎玉玲 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期543-552,共10页
以某试验场实车采集的轮心六分力信号和关键点监测信号为基础数据,分别采用伪损伤保留法、损伤保留法和峰谷值抽取法对实测信号加速编辑;从时间压缩比例、功率谱密度、统计参数、穿级计数和雨流计数等5个方面对加速谱进行了讨论分析;从... 以某试验场实车采集的轮心六分力信号和关键点监测信号为基础数据,分别采用伪损伤保留法、损伤保留法和峰谷值抽取法对实测信号加速编辑;从时间压缩比例、功率谱密度、统计参数、穿级计数和雨流计数等5个方面对加速谱进行了讨论分析;从疲劳仿真角度进一步探讨了不同加速编辑法分析零部件疲劳问题求解结果精度的差别,并对加速谱效率进行了评估。研究结果表明,3种加速编辑法分析得出的转向节疲劳寿命的相对误差差距较小,均在3.72%以内,但疲劳仿真效率较原始载荷谱有大幅提高。综合考虑多方面分析角度,损伤保留法可准确删除原始信号中的无损伤段,获取时间最短加速谱的同时功率谱密度吻合程度最好,分析零部件疲劳问题效率及分析结果的精度最高,损伤保留法相对伪损伤保留法和峰谷值抽取法更具优势。 展开更多
关键词 载荷谱加速编辑 损伤保留法 伪损伤保留法 峰谷值抽取法 疲劳寿命仿真
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转向节疲劳性能与减振器阻尼关系研究 被引量：8
2
作者 董国疆 颜峰 +1 位作者 韩杰 周腾 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第24期2950-2958,共9页
为探明减振器阻尼系数对转向节疲劳寿命的影响规律,以某紧凑型SUV为研究对象,通过对转向节模态分析与测试,建立其柔性体模型与疲劳仿真分析模型;以实车参数建立了整车刚柔耦合多体动力学模型,并以试验场强化路实车采集的轮心六分力和转... 为探明减振器阻尼系数对转向节疲劳寿命的影响规律,以某紧凑型SUV为研究对象,通过对转向节模态分析与测试,建立其柔性体模型与疲劳仿真分析模型;以实车参数建立了整车刚柔耦合多体动力学模型,并以试验场强化路实车采集的轮心六分力和转向节监测点应变信号为基础,应用虚拟迭代法仿真获取了转向节载荷时间历程(模态位移);应用模态应力恢复法运算分析了减振器在不同阻尼系数条件下转向节的疲劳寿命,探讨了二者的相互关系。研究表明,在兼顾整车舒适性与安全性的阻尼系数范围内,随减振器阻尼系数增大,转向节疲劳寿命先增后减,即影响其疲劳寿命的主要区域损伤面积先减后增,而影响转向节疲劳寿命的次要区域损伤面积始终随着减振器阻尼系数的增大而增大。 展开更多
关键词 转向节 减振器阻尼系数 虚拟迭代 疲劳寿命 模态应力恢复
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底盘构件多轴随机载荷下高周疲劳准则研究 被引量：2
3
作者 董国疆 张猛 +1 位作者 魏留伟 张永强 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第19期2294-2304,共11页
为探明汽车底盘构件在随机载荷下多轴高周疲劳准则的应用方法与寿命预测规律,以某品牌B级轿车为研究对象,通过采集试验场强化路轮心六分力信号,建立了整车多体动力学模型,应用虚拟迭代法获取转向节与其他零件连接点的载荷时间历程;建立... 为探明汽车底盘构件在随机载荷下多轴高周疲劳准则的应用方法与寿命预测规律,以某品牌B级轿车为研究对象,通过采集试验场强化路轮心六分力信号,建立了整车多体动力学模型,应用虚拟迭代法获取转向节与其他零件连接点的载荷时间历程;建立转向节有限元模型,通过模态仿真与试验验证了有限元模型的准确性;提取了von Mises应力下寿命值最小节点的应力分量时间历程;研究了8种高周疲劳准则所基于的3种类型临界平面的计算方法,通过多轴循环计数提取临界面上正应力幅与剪应力幅,并计算不同准则对应的等效应力幅,总结幅值分布与寿命预测规律。研究结果表明,在幅值分布与寿命预测方面,Zhang-Yao准则的等效剪应力幅值整体偏大,预测寿命为1.09×10^(5)周次,较其他准则偏于保守;McDiarmid准则的大应力幅仅占3.4%,预测寿命为1.25×10^(6)周次,明显大于其他准则的预测寿命值,而改进的McDiarmid准则预测寿命值明显减小。在计算成本方面,von Mises准则无需提取临界面与多轴循环计数,应用最为便捷;Findley准则提取临界面过程需要计算所有平面的正应力与剪应力数据,故计算成本最高。 展开更多
关键词 随机载荷 多轴循环计数 临界平面 高周疲劳准则 等效应力幅
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自然时效对AA7075板材锯齿形屈服行为的影响 被引量：2
4
作者 董国疆 孙宇飞 +2 位作者 樊博成 王贵开 赵长财 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期578-589,共12页
基于高强铝合金低温形变热处理工艺,研究了自然时效对AA7075铝合金力学性能的影响并使用透射电镜(TEM)对热处理后的组织形貌进行了观察。将板材试样单向拉伸与三维数字图像相关(3D-DIC)技术相结合,研究了自然时效对板材拉伸变形锯齿形... 基于高强铝合金低温形变热处理工艺,研究了自然时效对AA7075铝合金力学性能的影响并使用透射电镜(TEM)对热处理后的组织形貌进行了观察。将板材试样单向拉伸与三维数字图像相关(3D-DIC)技术相结合,研究了自然时效对板材拉伸变形锯齿形屈服行为(Portevin-Le Chatelier,PLC效应)的影响,对B型、C型PLC效应时域和空域行为的相关性进行了研究;应用轮廓扫描与3D-DIC等技术手段,研究了PLC效应为对变形试样表面质量的影响机制。研究表明:随自然时效时间延长,PLC效应产生的应力锯齿和PLC变形带特征均由C型向B型转变,直至消失;变形试样表面波纹度减弱。对于PLC变形带的带静态行为,变形带作用位置随机,产生周期短,对试件表面质量的影响最大;带动态行为,PLC变形带传播引发板材表面质点产生连续、均匀的厚向位移,对表面质量影响小。 展开更多
关键词 AA7075铝合金 Portevin-Le Chatelier(PLC)效应 时空演变 表面质量
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载荷分析方法与下摆臂疲劳性能关系研究 被引量：4
5
作者 杜建 于人杰 +1 位作者 肖攀 董国疆 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期945-954,共10页
以试验场实车实测信号为基础,以悬架K&C试验与整车操纵性试验标定整车多体动力学模型为载体,探究虚拟路面法、虚拟迭代法、约束加载法对汽车下摆臂损伤影响规律。通过自主设计的车载式道路几何谱采集设备对试验场路面激光扫描,插值... 以试验场实车实测信号为基础,以悬架K&C试验与整车操纵性试验标定整车多体动力学模型为载体,探究虚拟路面法、虚拟迭代法、约束加载法对汽车下摆臂损伤影响规律。通过自主设计的车载式道路几何谱采集设备对试验场路面激光扫描,插值重构出CRG格式的三维虚拟路面,在时域与频域对比仿真与实测六分力,验证了虚拟路面与轮胎模型的准确性;在时域与频域两方面对比分析轮心垂向加速度的仿真与实测差别,进而评价虚拟路面法、虚拟迭代法、约束加载法的精度。结果表明,虚拟迭代法精度最高,约束加载法精度较差;从疲劳仿真角度分析影响,虚拟迭代法与虚拟路面法对下摆臂的损伤分布基本一致,约束车身法较前两者有较大差异,且更为保守;三种载荷分析方法下的下摆臂仿真结果满足试验场耐久规范要求,未发生疲劳破坏,与室内台架试验结果保持一致。 展开更多
关键词 多体动力学 三维虚拟路面 虚拟迭代 疲劳损伤
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变截面钢板弹簧台架疲劳载荷谱编辑研究 被引量：4
6
作者 杜建 于人杰 +1 位作者 董国疆 韩用 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期371-378,共8页
钢板弹簧台架疲劳载荷谱一般来源于经验估算值,不能准确反映钢板弹簧真实工况承载状态。本文提出一种新的钢板弹簧台架疲劳载荷谱编辑方法,从整车实际工况出发,综合应用道路载荷谱采集、多体动力学建模和载荷谱编辑技术,基于钢板弹簧试... 钢板弹簧台架疲劳载荷谱一般来源于经验估算值,不能准确反映钢板弹簧真实工况承载状态。本文提出一种新的钢板弹簧台架疲劳载荷谱编辑方法,从整车实际工况出发,综合应用道路载荷谱采集、多体动力学建模和载荷谱编辑技术,基于钢板弹簧试验场原始随机载荷谱编辑出台架疲劳载荷谱。采用仿真分析与试验验证两种技术手段,对比分析钢板弹簧试验场原始随机载荷谱与台架疲劳载荷谱对构件的影响规律,结果表明,两种谱下的钢板弹簧失效方式一致,台架谱较原始谱更为保守,证明可以通过载荷编辑技术实现钢板弹簧疲劳性能分析从昂贵的试验场验证转换到简单高效的室内台架验证。 展开更多
关键词 钢板弹簧 台架载荷谱 多体动力学 疲劳损伤
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转向节多轴虚拟试验台架载荷谱应用研究 被引量：4
7
作者 杜建 黄丽美 +1 位作者 魏敏先 董国疆 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期198-208,共11页
不同类型的台架载荷谱对转向节的疲劳损伤影响规律有所不同,因此探求精确的载荷谱编辑方法仍是亟待解决的重要问题。以经过校验后试验场载荷谱为数据来源,简化了冗余的转向节耐久规范;通过悬架运动学及柔顺性(Kinematics Compliance, KC... 不同类型的台架载荷谱对转向节的疲劳损伤影响规律有所不同,因此探求精确的载荷谱编辑方法仍是亟待解决的重要问题。以经过校验后试验场载荷谱为数据来源,简化了冗余的转向节耐久规范;通过悬架运动学及柔顺性(Kinematics Compliance, KC)试验和虚拟迭代法,从静态与动态验证了整车多体动力学模型的准确性;采用时域编辑法,生成了保留时域与频域特征的转向节台架随机谱;基于损伤等效原则创建了转向节四级台架程序谱;从统计转向节关键点各方向的伪损伤值占比出发,以转向节模态试验验证后的有限元模型为载体,搭建了转向节多轴虚拟台架;应用模态应力恢复法,讨论分析转向节虚拟台架下的原始谱、台架随机谱、台架程序谱对其疲劳损伤的影响,结果表明三者激励下的转向节疲劳损伤分布保持一致,台架随机谱与台架程序谱较原始谱最大损伤比分别为0.75和1.7,验证了台架载荷谱编辑方法的准确性,说明了转向节虚拟台架的工程实用性;最后,通过虚拟台架传递矩阵确定了引起转向节疲劳损伤的载荷与道路类型,为结构改进提供数据支撑。 展开更多
关键词 转向节 多体动力学 虚拟迭代 台架试验 载荷谱 疲劳损伤
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全浮式空气弹簧驾驶室焊接疲劳特性研究
8
作者 杜建 董国疆 +1 位作者 韩杰 刘志雷 《机械科学与技术》 2025年第8期1359-1370,共12页
为探究等效结构应力法与名义应力法分析驾驶室焊接疲劳特性的精度差异,以某重型卡车全浮式空气弹簧驾驶室为研究对象,采集试验场道路载荷谱数据,搭建并验证驾驶室刚柔耦合虚拟台架模型。通过虚拟迭代法解算驾驶室接口点动态疲劳仿真载... 为探究等效结构应力法与名义应力法分析驾驶室焊接疲劳特性的精度差异,以某重型卡车全浮式空气弹簧驾驶室为研究对象,采集试验场道路载荷谱数据,搭建并验证驾驶室刚柔耦合虚拟台架模型。通过虚拟迭代法解算驾驶室接口点动态疲劳仿真载荷谱数据,分别基于等效结构应力法与名义应力法对驾驶室焊缝与焊点进行分析。结果表明等效结构应力法预测结果较名义应力法保守,且精度较高,与台架试验结果更为接近,最大相对误差值为33.5%;等效结构应力法对网格具有不敏感性,具有识别焊接部位应力集中效应的特征。最后,对驾驶室焊缝与焊点危险部位进行结构与工艺改进,改进后驾驶室整体焊缝疲劳寿命、焊点疲劳寿命分别提升了6倍、3.2倍,并通过台架试验验证了改进方案的有效性。 展开更多
关键词 载荷谱采集 多体动力学 虚拟迭代 等效结构应力法 焊缝 焊点
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