汽车疲劳耐久性技术现状及发展趋势（51).ppt

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1、汽车疲劳耐久性技术现状及发展趋势张式程全德华人机电工程学会汽车疲劳主要内容(分别见“疲劳耐久性-1,-2,-3”三个PPT文件)汽车疲劳耐久性技术现状及发展趋势1)目前疲劳分析所能达到的精度2）疲劳分析在汽车开发流程中的定位3）汽车疲劳测试方法、分析方法的现状及发展趋势4)疲劳耐久性技术究竟要解决什么问题（课堂讨论与问答）疲劳耐久性分析理论基础及关键技术1)疲劳寿命预测的基本理论2)等效应力选取原则与多轴疲劳分析3)疲劳目标值的设定4)整车CAE中的焊点焊缝模型5)焊点焊缝疲劳分析方法6)焊点焊缝疲劳试验设计7

2、)能否以及如何建立一套适合自己产品的疲劳分析方法（课堂讨论与问答）汽车疲劳耐久性分析工具(软件软件)的选择1)汽车开发常用疲劳分析软件简介2)疲劳分析与其他分析(刚度,强度,振动,碰撞)的关系3)如何选择疲劳分析软件（课堂讨论与问答）2汽车疲劳测试方法、分析方法的现状及发展趋势汽车耐久性道路试验汽车耐久性台架试验汽车零部件耐久性台架试验测试方法分析方法Source:nCode2004•FE-FatigueOverview–Release6.034疲劳分析在汽车开发流程中的定位在第一阶段:评价各种设计方案是否满足

3、疲劳耐久性要求.在第二阶段:尽早发现疲劳危险部位,及时采取措施,使样车顺利通过汽车耐久性台架试验和汽车耐久性道路试验.在第三阶段:发现前两个阶段漏判的局部问题还来得及改进,如果必须进行大的改动则说明疲劳耐久性分析尚须改进.第一阶段第二阶段第三阶段Source:AutomotiveCircleInternaionalConferrence,13-14March2007,BadNauheim,Germany5振动,碰撞等疲劳分析与其他分析(刚度刚度,强度强度,振动碰撞等)的关系Source:EuroCarBody2

4、007,16-18Oct.2007,BadNauheim,Germany耐久性设计目标设定与分解汽车设计(或希望保证)的使用寿命,例如30万公里汽车在耐久性道路试验场上的行使里程,例如2000公里•不同路况(市郊,乡间,越野)•非正常情况(压路边障碍物)•潮湿腐蚀路面汽车在耐久性道路试验场上行使过程中记录各种工况下的有效疲劳载荷路谱(每种工况记录一定时间)排列组合不同路谱,压缩无效成份为零部件与整车台架加速试验提供试验载荷虚拟路面汽车多体动力学模型为耐久性计算或试验提供虚拟路谱汽车耐久性疲劳计算,输出损伤值D各

5、环节之间需要大量经验积累,并无严格的定量关系.61)2)3)4)5)目前疲劳分析所能达到的精度非常满意的精度:损伤值1

6、之间.全面检查疲劳耐久性计算的各个环节,特别是边界条件.在这个过程中可通过敏感性分析计算确定哪些因素有较大影响.对疲劳耐久性分析而言经验非常重要,和有经验的计算工程师和疲劳试验工程师深入讨论往往很有帮助.有时也不能排除试验中的错误(人们一般怀疑计算结果而很少怀疑试验结果),经常标定试验设备很重要.计算与试验有机结合:试验前用计算帮助设计试验,试验后用测量结果验证计算.7疲劳计算主要环节单位载荷作用下线弹性静载应力计算(获得应力分量和单位载荷的关系)载荷谱(实际载荷与时间的关系)线性叠加原理找出最大等效应力(危险

7、截面上的最大正应力或最大剪应力)对于尖锐缺口附近应力过高等情况通过考虑应力梯度将过高的应力修正到接近实际的水平用Neuber修正将线弹性最大等效应力转换成最大线弹性最大等效应力应变计算疲劳损伤参量变(例如Pswt)同时考虑平均应力的影响试验测定的材料疲劳特性曲线(S-N曲线或应变E-N曲线以及循环应力应变曲线)计算疲劳损伤积累(一般采用Miner准则)计算有效循环次数(Rainflowcounting)输出计算结果(损伤值D,或称疲劳目标值)D≥1表示可能出现疲劳破坏8疲劳分类LCF:低周疲劳HCF:高周疲劳疲

8、劳极限Source:Y.Leeetal.:FatigueTestingandAnalysis-TheoryandPractice,ElsevierButterworth–Heinemann,20059高周疲劳与低周疲劳高周疲劳:•应力较高,应变较低•一般采用应力S-N曲线(只需测试相对简单的S-N曲线)•汽车疲劳计算多为高周疲劳低周疲劳:•应变较高,应力较低•一般采用应变E-N曲线(需