路谱采集与疲劳分析在当今汽车研发中的应用

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1、轻型汽车技术2012(10)总278技术纵横13路谱采集与疲劳分析在当今汽车研发中的应用陈龙(南京汽车集团有限公司)摘要汽车耐久性能一向被消费者视为当今汽车性能中最基本也是最重要的性能之一．耐久性能的好坏直接影响到该车型在市场上的竞争力和在消费者心中的口碑。因此，汽车耐久性能也是各汽车厂商在新车型研发验证项目中放在首要位置并全力以赴确保无误的性能之一。疲劳分析作为一种虚拟耐久试验的方法，为缩短整车开发周期，避免设计失误，提供了良好的基础。本文以某车型疲劳仿真计算为背景，讲述了从道路谱数据采集到CAE疲劳分析的全过程。关键词：汽车耐久疲劳仿真计算宏观裂纹，以及由于裂纹扩展

2、而最终导致结构破引言坏的过程。汽车整车耐久试验作为验证汽车耐久性能的2道路谱数据采集重要工具，是各个厂商在验证设计阶段必做的试验之一，然而耐久试验由于其试验周期长，重复性任何仿真计算都必须有输入激励作为前提。差，受试验事故、场地局限性等因素的影响，极易车辆在全生命周期使用中受到的路面冲击和车辆导致项目进度延期，人力财务成本居高不下等问自身产生的动力输出不断在整车各个部件上施加题难以得到解决。因此，国外汽车厂商正逐渐放弃力和扭矩，这些力和扭矩正是使车辆零部件产生对大规模耐久性试验的依赖，进而转化为利用虚疲劳损伤的主要原因。当然，车辆受热负荷影响而拟开发和仿真技术在项目设计

3、阶段进行疲劳耐久产生的零部件热损伤也是汽车设计所必须考量的计算，在实车试验阶段对疲劳计算结果进行比对问题。当今汽车所运用的材料中除了金属材料以的研发方法。汽车平台化和模块化的开发思路为外，还大量运用了橡胶、塑料、高分子材料等。疲劳缩短整车开发周期做出了不小贡献的同时，也为计算只可针对金属材料，轴承、橡胶件及塑料件的虚拟开发和仿真技术的日益成熟和精确提供了支疲劳寿命则无法通过疲劳计算的方法进行测算。持。在汽车研发的发达国家，疲劳耐久计算已具备金属材料的疲劳损伤不仅与其受力(扭矩)的大非常高的可信度，大有取代耐久试验之势。小有关，且与所受力(扭矩)的重复次数也有密切的关系，

4、且疲劳损伤值与力(扭矩)的大小和重复l疲劳问题的背景次数成正比关系。既然力(扭矩)是产生金属疲劳众所周知，疲劳失效是发生在机械工程领域损伤的主要原因，那么在采集道路谱数据时这些中一类非常普遍的物理现象，它的基本特征即表参数也理所当然成为主要的采集参数，同时辅以现为材料在低于其静强度极限的交变应力的持续悬架运动行程、加速度信号等参考信号，为数据分作用下，萌生多种类型的内部缺陷(如错位、滑移、析提供支持。孔洞、微裂纹、应力诱发相变等)，并逐渐演化成为本人经历的某车型疲劳仿真计算项目的道路14技术纵横轻型汽车技术2012(10)总278谱数据测量点主要包括：横轴为加载设备指示

5、的加载力，竖轴为数据采集●整车CANBUS信息：发动机转速，车速，器读取应变信号后显示的加载力，在一个加载循档位信息，制动踏板状态等环(从载荷施加到释放)中，指示的加载力应变信●四个车轮x,y，z方向的力和转矩号和读取的加载力间的误差关系。从图1下半部●转向盘角度分可见，以加载设备指示的加载力作为真实值考●四轮悬架行程量(横轴)，数据采集器读取的加载力与加载设备●主要车身和底盘零件的x，y，z向加速度指示的加载力的相对误差(以百分比指示，竖轴)·四轮减震器在车身安装点的加速度控制在5％以内，由此可见，该被测零部件的应变·车辆质心加速度片粘贴位置，信号质量可满足测试要求，

6、且信号真·前后副车架加速度实有效。·四轮转向节加速度●底盘关键零部件的x,y，Z向的力或转矩·前下摆臂与转向节球头结合处的x,y向力·四轮减震器轴向力·前后防倾杆扭矩●发动机悬置的x,y，Z向力根据强度计算结果，在车身、前后副车架的应力集中点上增加应变测点。其目的一方面在于验图1相对误差示意图证强度计算结果和物理采集结果的一致性，另一方面亦可以以物理采集结果为真实值，校核CAE——串扰失真Crossta

7、k强度计算模型(有限元模型)的完善度和准确性。串扰是两条信号线之间的耦合，信号线之间在四轮减震器上布置表面温度传感器，以确的互感和互容引起线上的噪声。控制该参数的目保在

8、路谱采集过程中减震器温度在允许范围内。的在于确保当被测零件在X向受到加载力的情况本次路谱采集所使用的测力轮为奇士乐牌下，数据采集器读取的加载力亦在X方向，y向则RoaDyn$635型，每个测力轮具有5个载荷测量元应没有读数；若x,y向同时受到加载力，其任何一件，可测量z向最大为35kN的力。测力轮信号可方向加载力的改变都不会对另一方向的数据引起通过有线或无线传输的方式传给放大器，经放大大于l％的改变。控制这一参数的关键在于正确选滤波处理后通过转化成CANBUS通讯方式传送择应变片的粘贴位置及角度。给数据采集器。基于CANBUS的传输方式有