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虚拟疲劳试验及其在重载敞车结构设计中的应用
发表时间:2007-1-15 齐车集团公司 关晓丽  李向伟  大连交通大学   兆文忠   来源:e-works
关键字:CAE 载荷谱 S-N曲线 
针对车辆焊接结构重载后导致的疲劳断裂问题,论文提出了车辆产品设计阶段的虚拟疲劳实验对策。基于可靠的有限元数值仿真模型,以及美国AAR标准中的载荷谱、焊接接头的S-N曲线数据库,论文以重载新型敞车为应用对象,在设计阶段,对其进行了疲劳寿命预测,预测结果表明该车确实存在疲劳寿命薄弱部位。在我国货车设计历史上,首次实现了真正意义上的寿命设计。

    2.3选取各评估点的S-N曲线
    根据该车待评估点的具体焊接接头形式及受力特点,可以在该虚拟疲劳寿命预测系统中自动选择相应的S-N曲线。
    表一列举了一部分焊接接头及其S-N曲线索引信息。
    表一  待评估部位焊接接头焊缝形状及S-N索引


    2.4疲劳寿命计算
    首先,在有限元模型中,可以得到与某一载荷对应的最大及最小主应力。在AAR标准中明确规定,主应力符号相同的双向应力状态,具有较大绝对值或范围的应力可以用作疲劳当量应力。当主应力的符号相反时,等于主应力数值之和的值可近似地作为疲劳当量应力使用。   
然后,根据迈因纳理论有,

    式中,ni表示第i级应力水平下经过的应力循环数;Ni表示第i级应力水平下的达到破坏时的应力循环数。
    当D值等于1时,认为被评估对象开始产生疲劳破坏。 
    根据载荷谱及有限元模型求得的动应力及修正Good man图,在上述系统中,利用迈纳尔损伤累积计算公式,最终可以算出寿命。下面的云图给出的就是几个关键部位的疲劳寿命:
    计算结果如图:

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责任编辑:李翔