汽车减震器弹簧盘疲劳仿真分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期(总第177期)机械工程与自动化No．22013年4月MECHANICALENG1NEERING8乙AUT()MATI()NApr．文章编号：1672—6413(2013)02—0004—03汽车减震器弹簧盘疲劳仿真分析米陈芳芳，杜艳平(1．太原科技大学机械X-程学院．山西太原030024；2．北京印刷学院．北京102600)摘要：基于有限元疲劳分析方法提取弹簧盘力学模型，建立了弹簧盘的有限元模型。针对某种型号轿车的悬架采用Workbench软件对弹簧盘进行应力计算，并对其进行了疲劳寿命预测。利用S—

2、N曲线和Goodman修正理论分析随机载荷状况下弹簧盘的疲劳寿命，并对弹簧盘薄弱部位进行了结构优化设计。关键词：弹簧盘；疲劳分析；有限元分析；仿真中图分类号：U463．213：TP391．9文献标识码：A0引言适用动态疲劳分析方法；在对随机载荷作用下的零件汽车在道路行驶时会受到各种交变载荷的作用，进行疲劳分析时应采用瞬态疲劳分析方法。交变载荷一般低于零件材料的拉伸强度极限，在载荷1．2名义应力寿命法的反复作用下零部件会有裂纹萌生和扩展并导致突然常用的计算疲劳寿命的方法有名义应力寿命法、断裂，这种现象就是疲劳破坏。弹簧盘作为重要的承裂纹扩展计算

3、法和局部应变寿命法。其中，名义应力载零件，其可靠性不仅与汽车行驶的平顺性和汽车操寿命法又被称为S—N法，其设计思路为：把材料S—纵的稳定性有关，还关系到汽车行驶的安全性问题。N曲线作为出发点，考虑各种系数的影响，并根据曲本文结合工程实例通过对前悬架系统力学建模，线进行抗疲劳设计。其流程如图1所示。采用Workbench软件对弹簧盘进行应力计算，并利用名义应力寿命法S—N曲线和Goodman修正理论分析不同载荷状况I下弹簧盘疲劳寿命，对弹簧盘进行疲劳寿命预测和结JJ构优化，并通过疲劳台架试验验证了其有效性。}数据H黼试幅件加或载构S-件Ⅳ曲的线

4、变1有限元和疲劳分析理论I‘Workbench是ANSYS公司提出的协同仿真环境，用于解决企业产品研发过程中CAE软件的异构计算步骤H籍篷鬈茔相对线性损伤累积问题，它提供了一个加载和管理API的基本框架。图1名义应力寿命法流程图1．1疲劳分析方法2减震器弹簧盘分析实例当材料或结构受到多次重复变化的载荷作用会产应用ADAMS动力学仿真软件，通过从系统载荷生破坏现象，称为疲劳破坏，其承受起破坏作用的循环谱求得结构动力响应的时间历程，利用有限元法计算载荷的循环次数或时间被称为疲劳寿命。疲劳寿命分出各危险部位的应力，并结合材料的基本疲劳性能数析是指确

5、定疲劳寿命的方法。据进行结构寿命的估算。多体有限元疲劳分析流程见根据载荷类型的不同，疲劳分析方法可分为静态图2。疲劳分析、瞬态疲劳分析和动态疲劳分析。通常当结根据悬架中各零部件之间的相对运动关系，建立构的一阶固有频率大于3倍载荷频率时，可采用静态四分之一悬架系统动力学模型。利用ADAMS路面疲劳分析方法；若是结构固有频率与载荷频率接近则谱模生成程序生成一组随机路面数据并导入，采用{*国家自然科学基金资助项目(51175028)；北京市属高等学校人才强教计划资助项目(201106125)；北京市优秀人才培养资助项目(2010D005017000

6、007)收稿日期：2012—04—20；修回日期：2012一10—28作者简介：陈芳芳(1985一)，女，山东德州人，在读硕士研究生，研究方向：车辆动态特性及仿真。学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com·6·机械工程与自动化2013年第2期法，针对某一轿车减震器弹簧盘进行分析，通过强度分[5]陈栋华．靳晓雄．轿车底盘零部件耐久性虚拟试验方法研析，确定了弹簧盘薄弱环节。在悬架动力学仿真分析究[J]．汽车工程．2007，29(11)：998一i001．[63王国军，闫清东．盂宪峰．等．汽车减震器支座疲劳开裂原的基

7、础上，运用Workbench对减振器弹簧盘在随机载因分析[J]．农业装备与车辆工程，2006(5)：23—25．荷下的强度和疲劳寿命进行分析，结果发现弹簧盘应[7]李文斌．喻凡，胡文伟．轿车后减振器上支座优化结构的力集中与疲劳损伤均发生于凸包区域，与疲劳试验结疲劳寿命[J]．上海交通大学学报，2007，41(2)：284·288．果吻合，从而验证了有限元疲劳仿真分析的可行性。[8]王忠，张开林．魏朔．机车减振器座焊缝疲劳的热点应力参考文献：分析[J]．内燃机车．2006(8)：12—14．21．[1]刘延庆。程晓鸣，张建武．车辆滑柱式减振器活

8、塞杆侧向[9]张林波．柳杨，黄鹏程．有限元疲劳分析法在汽车工程中力分析及应力测量[J]．上海交通大学学报，2002，36(9)：的应用口]．计算机辅助工程．2006