基于实测载荷谱的副车架疲劳寿命估算方法

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1、·试验测试·基于实测载荷谱的副车架疲劳寿命估算方法*刘永臣1，2王国林1孙丽2（1.江苏大学；2.淮阴工学院）【摘要】为准确预测某副车架疲劳寿命，对其进行三维建模与有限元分析，获得其结构应力分布，并确定副车架的疲劳损伤热点；试验场条件下测取副车架的应变载荷，通过频谱分析与低通滤波等计算副车架结构各测点的最大主应力，利用雨流计数法编制副车架载荷谱；利用局部应力应变法与Miner准则进行应力集中修正，完成副车架的疲劳寿命预估。估算得出该副车架试验场预期寿命为9120h。主题词：：副车架实测载荷谱疲劳寿命估算中图分类号：U463.32+4文献标识码：A文章编号：1000－3703（2014）

2、04－0058－05PredictionMethodonSubframe′sFatigueLifeBasedonMeasuredLoadSpectrumLiuYongchen1，2，WangGuolin1，SunLi2（1.JiangsuUniversity;2.HuaiyinInstituteofTechnology）【Abstract】Topredictaccuratelyfatiguelifeofasubframe,webuilda3DmodelofthissubframeandmakeFEanalysis,andgetstructuralstressdistributionan

3、ddeterminefatiguedamageheatpoints.Wemeasurethestrainloadofthesubframeintheprovingground,andusefrequencyspectrumanalysisandlowpassingfilteringtocalculatethemaximumprincipalstressofthesubframe.Weuserainflowcountmethodtocompiletheloadspectrum.Usinglocalstress-strainmethodandMinerstandard,wereviseth

4、estressconcentration,andcompletefatiguelifepredictionofsubframe.Theresultsshowthatestimationlifeofsubframeis9210hours.Keywords：Subframe,Measuredloadspectrum,Fatiguelife,Prediction有限元分析结果，对车辆副车架进行典型载荷实测分1前言析，编制实测载荷谱并进行寿命预估。车辆副车架作为重要结构件在车辆运行中起着2结构件建模与有限元分析承载与传力作用，因此面临严峻的疲劳破坏问题。在疲劳耐久研究中，需要考查车辆重要结构件

5、的疲2.1三维模型和有限元模型的建立劳寿命，以分析整车疲劳耐久性能。建立副车架及主要连接件总成的三维模型，如目前，各主要车辆研发机构、大型汽车企业都高图1所示。副车架整体为左右对称结构，每侧通过度重视整车疲劳耐久研究，开展了许多研究工作，如两点铰接与下控制臂相连，控制臂另一端与转向节文献[1]~文献[3]中开展了试验场载荷谱下的道路模拟低端铰接，从而使副车架主要受轴头处的车轮侧向试验以进行汽车耐久性研究，但仍缺乏统一的标准与力、纵向力以及车辆垂直载荷作用。规范。目前对于结构件的疲劳损伤评估主要有2种评转向节控制臂副车架估方法：一种是试验方法，多用于产品的定型或验证，周期长；另一种是数值

6、仿真法，主要结合有限元与疲劳理论进行结构的疲劳寿命预测，多用于结构改进或定型分析，其在底盘、车桥、发动机等结构上已有一些应用[4~8]，但该方法缺乏真实载荷作用影响。本文根据图1副车架三维模型觹基金项目：江苏省自然科学基金项目（BK2011405）,江苏省博士研究生创新基金项目（CX10B-255Z）。—58—汽车技术·试验测试·根据试验场耐久性测试规范与试验目的，载荷2.2结构损伤热点确定测试选择某试验场综合路况，具体路段里程与行驶利用ANSYS有限元分析软件对该副车架总成要求见表2。测试采用美国HBM-SoMat公司的三维模型进行网格划分，并根据实际结构在副车架eDAQ模块化数据采

7、集系统，ADC转换为16bit，系连接点处添加约束（具有绕X轴转动自由度），在轴统精度≤1%，采样频率可达100kHz。头连接处分别按侧向（Y向）、纵向（X向）两种工况表2试验场载荷测试方案添加载荷，从而进行有限元分析，得到副车架应力分路段类型里程/m测试车速/km·h-1布如图2和图3所示。图中，侧向加载工况下最大扭曲路乙855石块路丙80060应力为572MPa（在第9021个节点处），纵向加载石块路乙118950工况下大应力点分别为151