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汽车后扭力梁的疲劳分析与研究

徐丰  
【摘要】:随着汽车产销量的日益增长,消费者和生产企业越来越重视汽车产品的质量,汽车及其零部件的使用寿命已成为用户最关心的问题之一。在汽车的开发过程中,汽车企业往往是通过整车试验场耐久性试验来发现设计过程中疲劳问题,并改进后重新试验检验,重复多轮,延长了整车开发的时间。以试验为基础,利用CAE疲劳寿命分析技术,在试验之前找出设计的薄弱环节进行改进,可以减少整车试验场试验的次数,很大程度上缩短汽车开发的周期。本文以某轿车后扭力梁为研究对象,从多角度、多领域对其疲劳寿命进行分析研究,提出一种基于道路试验和CAE仿真相结合的汽车底盘关键零部件疲劳仿真分析方法;建立后扭力梁有限元模型,并进行模态分析,获得建立刚柔耦合模型所需要的后扭力梁柔性体,利用惯性释放原理,计算得到后扭力梁单位载荷应力场,采用虚拟应变片技术,关联实测应变片与仿真结果,验证有限元模型的准确性;建立整车刚柔耦合模型,以强化路面测得某轿车的轮心六分力作为动力学分析的边界条件,并进行仿真得到后扭力梁疲劳分析所需的载荷谱,并与实测载荷关联对比验证模型的可靠性;最后,采用应力影响系数法对后扭力梁进行疲劳寿命预测,将仿真结果与试验对比。结果表明,该方法能保证疲劳分析的有限元模型和边界条件的准确性,能更精确地对汽车后扭力梁的疲劳寿命进行仿真分析,为汽车后扭力梁的结构设计与改进提供了基于疲劳分析的理论依据,该方法也适用于其它汽车底盘件的疲劳分析。最后,根据疲劳寿命分析的结果,对不同试验道路对后扭力梁疲劳损伤的贡献度进行分析,并进行了疲劳寿命影响因素的灵敏度分析。上述方法可以在汽车结构及零部件的疲劳分析方面进行一般性推广。


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