摘要：针对转向架设计初期阶段,仿真计算随机激励下构架振动响应谱计算量大与名义应力法预测构架焊缝疲劳寿命具有离散性的问题,建立简化的地铁车辆有限元模型,将大质量数置入轮轨接触点,依据虚拟激励算法与大质量法理论,将轨道不平顺位移激励转化为力激励施加于大质量点,直接求解构架振动响应的绝对位移功率谱,分别基于频域名义应力法与频域主S-N曲线法对构架进行随机振动疲劳寿命预测。计算过程表明,虚拟激励算法能快速、准确地求解构架振动响应谱;计算结果表明,构架的沉浮、横移与扭转模态对其疲劳寿命有较大的影响。同时,频域主S-N曲线法预测的构架焊缝疲劳寿命结果具有更好的一致性与准确性,且还可有效地识别焊缝的应力集中现象。

摘要：为了识别某汽车前保险杠随机振动性能的风险,首先搭建前保险杠离散化模型,基于约束模态仿真得到其前三阶固有频率分别为32.6,41.1,53.3 Hz,均高于外界激振频率,满足动态特性要求,并且对其进行模态试验,测试结果表明其前三阶模态仿真误差分别为1.2%,2.2%,3.2%,均在实际工程允许范围之内,有效验证了有限元建模及分析具有较高的准确度。然后基于单位激励的频率响应获取其在X,Y,Z向应力传递函数,得到其最大振动应力值分别为10.6,8.293,15.73 MPa。再根据功率谱密度函数求解其随机振动疲劳,得到其最大疲劳损伤为0.5757,其薄弱点位于前保险杠下端的安装孔处,符合设计标准。最后基于集成平台并采用多岛遗传算法对其厚度进行优化迭代,得到了最佳的参数,其质量成功减轻了9.38%,优化之后前保险杠的第一阶频率为30.3 Hz,其疲劳损伤为0.8952,达到了疲劳性能与质量的最优匹配,并通过了整车路试验证。该研究技术为同类结构的性能开发与优化设计提供了有益参考,能够有效降低生产成本和指导实际制造过程。

摘要：罐式集装箱结构主要采用钢结构焊接而成,而焊缝是整个结构中疲劳相对薄弱的位置,如何在设计阶段评估该罐式集装箱焊接结构的疲劳可靠性是个难题。文中首先建立带焊缝细节的罐式集装箱结构有限元模型,基于IEC 61373-2010标准中的模拟长寿命随机振动载荷谱,引入网格不敏感频域结构应力法,分析随机载荷下罐式集装箱结构关键焊缝抗疲劳性能,结果显示该集装箱结构的关键焊缝结构满足纵向、横向、垂向3个方向各5 h随机载荷谱作用下总损伤小于1的要求。频域结构应力法,可以考虑结构的随机振动能量频域分布对焊缝疲劳寿命的影响,同时方便找出与焊缝疲劳寿命密切相关的关键模态,能够为轨道车辆焊接结构的设计与优化提供技术支持。

摘要：燃料电池储氢系统框架是承载氢气瓶和相关系统的主要受力结构件,所以储氢系统框架的疲劳寿命尤为重要。储氢系统框架在随机振动台架试验中常有疲劳失效发生。文章对某燃料电池储氢系统框架进行模态分析和随机振动疲劳分析,发现储氢系统框架结构X、Y向弯曲模态的固有频率值过低导致其结构的疲劳损伤值过大,运用自由尺寸优化方法对其结构进行优化设计,提高了结构X、Y向弯曲模态的固有频率值,进而降低了结构的疲劳损伤值。最终结构的疲劳损伤值满足了设计要求。

摘要：为研究受电弓在冲击振动条件下的结构动力学特性,开展受电弓瞬态冲击强度和随机振动疲劳寿命仿真分析。首先,构建受电弓有限元模型,施加冲击载荷计算瞬态冲击强度,分析不同阻尼比对受电弓冲击强度的影响。其次,施加ASD加速度谱密度谱作为激励,使用名义应力法计算受电弓随机振动疲劳寿命。最后,根据三区间法计算结果对两种方法进行普适性分析。结果表明:受电弓在冲击载荷下的最大应力小于材料屈服强度,并且较低的阻尼比即可满足瞬态冲击强度设计;各部件满足疲劳设计及耐久试验要求,建议使用三区间法-名义应力法的评估流程计算随机振动疲劳寿命。

摘要：IEC 61373标准规定轨道车辆安装设备应当进行模拟长寿命随机振动条件的疲劳评估。为了克服名义应力方法在确定接头疲劳等级时具有较强的人为随意性的缺点,文章首次将主S-N曲线与Steinberg三区间法相结合,对时速350 km标准动车组牵引变流器冷却单元支架结构的关键焊接接头进行了随机振动疲劳数值分析。计算结果表明,冷却单元支架的最大疲劳损伤为0.863,位于立柱与小横梁之间的焊接接头,疲劳强度满足要求。通过分析多条典型焊缝发现,焊缝疲劳损伤主要由单一方向的振动工况主导,并且低频模态的贡献较大。文章提出的评估流程充分利用了上述2种方法的优点,可以对焊接接头进行可靠的疲劳评估,可为结构设计方案的确认提供理论依据。

摘要：机车车体随机振动使牵引电机冷却风机产生损坏的情况时常发生。利用对牵引电机冷却风机模型进行约束模态分析,获取结构随机振动分析所必需的模态解,然后采用IEC61373-2010标准中的加速度功率谱对电机结构进行随机振动加载,获得结构在横、纵、垂三个方向的1、2、3应力分布,并通过三区间法及线性疲劳累计损伤理论对结构的振动疲劳寿命进行评估,最后验证了风机结构的安全性。

摘要：为了解决某冷凝器支架开裂故障,首先采集车架纵梁前、后两端的随机振动激励,得到激励端的时域载荷谱,并且将其转换为功率普密度曲线。然后基于单位载荷的频率响应分析得到频率应力的传递函数,以此对该冷凝器支架进行随机振动疲劳分析,分析结果表明其疲劳寿命低于工程要求值,其危险点区域和开裂位置相同。再基于集成平台对冷凝器支架的厚度进行多目标优化,优化之后冷凝器支架的寿命满足疲劳性能要求,其重量达到了最轻,优化效果良好。最后按照相应的试验规范对冷凝器支架的优化方案进行道路试验,试验结果表明冷凝器的频域加速度大幅度降低,冷凝器支架也未开裂,成功解决了该故障问题,整个系统分析方法为类似支架的设计开发提供了科学依据和理论参考。

摘要：为解决某汽车空调管路由于共振导致的断裂故障,采集空调管路系统的随机振动激励,将其转换为功率谱密度曲线作为激励进行随机振动试验,得到管路的疲劳寿命,然后进行单位载荷的频率响应分析得到频率应力的传递函数,并进行随机振动疲劳分析,通过试验标定管路系统中的橡胶复合材料,分析其对寿命影响的敏感性。结果表明,管路疲劳寿命低于试验要求,其危险点与断裂位置一致。通过在管路共振方向增加支撑支架进行优化设计,优化后管路疲劳寿命满足要求,整车耐久试验结果表明,管路的应力大幅降低,且未发生断裂。

摘要：基于逆幂率模型的随机振动疲劳加速试验方法,在汽车、轨道交通、航天航空等行业中有着广泛应用。为提高其在实际工程应用中的准确度,依据加速试验前后振动疲劳破坏机理不变原则,通过理论分析与推导,给出了加速模型中材料疲劳指数选取方法和服役寿命内振动循环次数修正计算方法,并提出了一种结合实际服役工况仿真分析结果的极限加速因子计算方法。在此基础上,设计了某型变频器电气设备振动加速试验方案,并开展了加速振动试验,验证了本文所述随机振动疲劳加速试验改进设计方法的可行性。