車身疲勞耐久評(píng)估方法簡介

1、車身疲勞耐久評(píng)估方法簡介不知道為什么小時(shí)候的我經(jīng)常遇到需要弄斷鐵絲卻沒有老虎鉗也沒有小李飛刀的直接考驗(yàn)我智商的高光時(shí)刻。雖然顯然不能像非洲朋友那樣牙咬手撕但我也不是沒試過當(dāng)然最后結(jié)局都是沒成功。后來可能是因?yàn)槌粤思依镂ㄒ蝗澆穗u蛋腦細(xì)胞發(fā)育了發(fā)現(xiàn)反復(fù)折彎再反復(fù)折彎鐵絲就會(huì)突然斷了。至于鐵絲為什么會(huì)突然斷了我不知道反正就是斷了。再后來改革開放了日子好了能吃上豬肉了腦子也發(fā)育的差不多了其中的緣由也就慢慢的明白了。一根鐵絲，想要徒手拉斷或者瞬間折斷那幾乎是不可能的，但是如果你將它反復(fù)折彎很多次便可以把它折斷。這其實(shí)就是鐵絲被整疲勞了，發(fā)生了疲勞破壞。因?yàn)殍F絲等金屬件在生產(chǎn)加工過程中會(huì)出現(xiàn)各種缺陷，比如

2、宏觀的氣孔、雜質(zhì)、表面劃痕以及微觀的晶體位錯(cuò)、滑移帶等。在外力作用下這些缺陷處會(huì)出現(xiàn)局部應(yīng)力集中，當(dāng)局部應(yīng)力大于材料的屈服強(qiáng)度時(shí)便會(huì)萌生微裂紋，這些微裂紋在交變載荷作用下逐漸擴(kuò)展，當(dāng)擴(kuò)展到一定程度時(shí)突然斷裂。鐵絲的疲勞破壞過程中交變載荷水平較高，塑性應(yīng)變起主導(dǎo)作用，疲勞壽命較短，屬于應(yīng)變疲勞或低周疲勞；當(dāng)交變載荷水平較低，彈性應(yīng)變起主導(dǎo)作用時(shí)，疲勞壽命較長，屬于應(yīng)力疲勞或高周疲勞。高周疲勞在日常生活中更加普遍，因其交變載荷小，沒有明顯的塑性變形等前兆，不容易提前發(fā)覺，所以具有更大的危險(xiǎn)性。美國空軍的一架F-15戰(zhàn)斗機(jī)曾經(jīng)在模擬空戰(zhàn)時(shí)就出現(xiàn)了驚險(xiǎn)的一幕，事故造成美軒-15戰(zhàn)機(jī)大面積停飛，調(diào)查結(jié)果

3、顯示，事故起因于飛機(jī)上的一根金屬縱梁發(fā)生了疲勞破壞。汽車作為我們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾拇焦ぞ撸彩怯纱罅拷饘偌?gòu)成的。當(dāng)汽車行駛在道路上時(shí)由于路面的不平整，車身結(jié)構(gòu)會(huì)受到交變載荷作用，從而產(chǎn)生微裂紋并逐漸擴(kuò)展。為了保證車身在整個(gè)設(shè)計(jì)生命周期內(nèi)不發(fā)生疲勞破壞，我們需要對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞耐久性能評(píng)估。評(píng)估方法可分為試驗(yàn)法及CAE(ComputerAidedEngineering)仿真分析法，實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)過程中，兩種方法相結(jié)合使用。在項(xiàng)目開發(fā)前期，樣車試制前的產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，通過CAE仿真分析識(shí)別出疲勞耐久性能危險(xiǎn)部位并進(jìn)行迭代優(yōu)化，直到疲勞耐久性能合格。然后按照優(yōu)化好的數(shù)據(jù)進(jìn)行樣車試制，之后進(jìn)行樣

4、車臺(tái)架試驗(yàn)及試車場道路試驗(yàn)。整個(gè)流程大致如下：路譜載荷獲取CA疲勞耐久仿真分析需要提供載荷信息輸入，即汽車在道路上行駛時(shí)的受力情況。目前普遍做法是利用六分力儀采集輪心力，然后利用多體動(dòng)力學(xué)軟件建立整車動(dòng)力學(xué)模型，將采集的輪心載荷分解到與底盤相連的車身硬點(diǎn)位置作為車身疲勞耐久仿真的載荷輸入。通過這種方法得到的載荷信息稱為實(shí)采路譜載荷。由于實(shí)采路譜載荷的采集必須等到試制車輛制造完成后才能進(jìn)行，為了降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期，越來越多的汽車公司開始使用D虛擬路面技術(shù)采集載荷。采用激光掃描設(shè)備，對(duì)實(shí)際路面進(jìn)行三維掃描和建模，得到虛擬數(shù)字路面模型U然后通過多體動(dòng)力學(xué)分析軟件在數(shù)字路面上進(jìn)行整車動(dòng)力學(xué)分析

5、，輸出車身硬點(diǎn)的載荷作為車身疲勞耐久仿真的載荷輸入。通過這種方法得到的載荷信息稱為虛擬路譜載荷。仿真模型建立利用有限元軟件建立車身有限元網(wǎng)格模型及相應(yīng)的焊點(diǎn)、粘膠、螺栓等連接關(guān)系，對(duì)各個(gè)件賦予相應(yīng)的材料屬性并在與底盤相連的車身硬點(diǎn)位置施加載荷，得到車身疲勞耐久仿真模型。車身疲勞耐久問題一般都屬于高周疲勞，目前普遍采用準(zhǔn)靜態(tài)法進(jìn)行線性應(yīng)力求解計(jì)算，作為后續(xù)疲勞耐久計(jì)算的輸入。:-瓷二_腿一廠-5圖2車身疲勞耐久仿真模型疲勞仿真-_-x押r嚴(yán)iWK-：.-cg-通過疲勞仿真分析軟件將上一步計(jì)算的應(yīng)力結(jié)果和相應(yīng)的疲勞材料屬性相結(jié)合，導(dǎo)人路譜載荷并按特定的循環(huán)次數(shù)進(jìn)行疊加計(jì)算，便可得到相應(yīng)的疲勞損傷結(jié)

6、果。損傷即載荷對(duì)材料造成的傷害，最常用的是Miner線性損傷累積法則。根據(jù)該損傷法則，零件在外界作用力循環(huán)作用下，零件吸收能量達(dá)到最大值產(chǎn)生疲勞破壞，若試樣加載歷史所產(chǎn)生的應(yīng)力水平為o十o2,，?！案鲬?yīng)力水平下的疲勞壽命相應(yīng)為叫,N2,叫，各應(yīng)力水平下的循環(huán)次數(shù)相應(yīng)為n1,n2,.,ni。則Miner線性損傷表達(dá)式為：式中：D為總的損傷量；I為變幅載荷的應(yīng)力水平等級(jí)；円為第i級(jí)載荷的循環(huán)次數(shù)；叫為第i級(jí)載荷下的疲勞壽命2】。根據(jù)miner線性損傷累積法則，如果仿真結(jié)果顯示某處的總損傷值0刃，則表明該處將發(fā)生疲勞破壞，需要采取相應(yīng)的優(yōu)化方案進(jìn)行優(yōu)化。臺(tái)架疲勞試驗(yàn)為了盡早發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行快速整改驗(yàn)證

7、、減少道路試驗(yàn)失效風(fēng)險(xiǎn)和試驗(yàn)輪次，通常會(huì)在道路疲勞試驗(yàn)之前采用M通道整車道路振動(dòng)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行臺(tái)架疲勞試驗(yàn)。24通道在垂向、縱向及側(cè)向上都可以很好地復(fù)現(xiàn)路面對(duì)整車的激勵(lì)，可以對(duì)車身結(jié)構(gòu)件進(jìn)行疲勞耐久性能考核。相對(duì)于試車場道路疲勞試驗(yàn)，臺(tái)架疲勞試驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行，不易受外界因素影響，數(shù)據(jù)一致性及結(jié)果重復(fù)性好，能夠較好地完善驗(yàn)證3AE分析4】，而且能在較短的時(shí)間內(nèi)完成試驗(yàn)，可為項(xiàng)目節(jié)省成本和時(shí)間，有效提高項(xiàng)目開發(fā)效率。1*道臺(tái)架fl0內(nèi)，所以最終都要通過實(shí)在整個(gè)設(shè)計(jì)生命周期內(nèi)的坑、標(biāo)準(zhǔn)坡道等，通過這采集客戶的實(shí)際使用數(shù)據(jù)試驗(yàn)周期，試車場疲勞耐樣車在試車場利時(shí)石塊路、達(dá)到考核產(chǎn)品由于影響疲勞耐久性能耐久性能滿足使用要求。勞耐久試驗(yàn)的主要道路有使用中的典型路面工況，過調(diào)整在不同路面上的車試驗(yàn)難以特定的試、起伏路有的因素都三范駕駛來重現(xiàn)擺路、破損路路試驗(yàn)來確保疲勞傷。試車場用于疲能夠模擬客