第七章 车身疲劳强度分析基础.ppt

普通高等教育“十一五”国家级规划教材《汽车车身设计》
第七章车身疲劳强度分析基础
提纲
第一节疲劳破坏的特征及影响疲劳寿命的因素
一、疲劳破坏的特征
二、影响疲劳寿命的因素
第二节疲劳设计方法
一、疲劳强度、疲劳极限与疲劳寿命的概念
二、疲劳设计方法简介
三、确定疲劳寿命的方法
四、疲劳分析软件
第三节疲劳分析基本理论简介
一、疲劳问题
二、应力循环
三、S-N曲线
四、平均应力对疲劳过程的影响
第四节车身结构疲劳寿命分析流程和方法
一、车身结构疲劳寿命分析流程概述
二、疲劳寿命分析结果的实例
第五节结构应力响应计算
一、载荷
二、惯性释放分析
三、应力影响系数和线性叠加
四、结构应力响应计算的模态法
第六节单轴疲劳寿命预测
一、危险单元的选择
二、单轴疲劳寿命的预测方法
第七节综合事件下的疲劳寿命分析
一、样本载荷
二、综合事件下危险疲劳单元的选择
三、综合事件下的疲劳寿命预测
概述
疲劳强度问题
汽车行驶中,由于路面不平整等因素影响,车身结构通常会受到交变载荷的作用,由这种交变载荷引起的强度问题
疲劳破坏
在交变载荷重复作用下材料或结构的破坏现象
材料或结构受到多次重复变化的载荷后,应力值虽没超过材料的强度极限,甚至比弹性极限还低得多的情况下就可能发生破坏
疲劳
在某点或某些点承受扰动应力,且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹或完全断裂的材料中所发生的局部的、永久结构变化的发展过程
疲劳与断裂是引起工程结构和构件失效的最主要的原因。也是导致汽车车身承载结构早期破坏的主要原因
第一节疲劳破坏的特征及影响疲劳寿命的因素
一、疲劳破坏的特征
二、影响疲劳寿命的因素
变载荷作用下,交变应力在远小于材料的强度极限,破坏就可能发生
常表现为低应力类脆性断裂。在宏观上常表现为无明显塑性变形的突然断裂
在断口处明显的分为两个区:光滑区和粗糙区。这是判定是否为疲劳破坏的一个重要判据
疲劳破坏常具有局部性质
疲劳破坏是一个累积损伤的过程,通常要经历裂纹形成、裂纹扩展、裂纹扩展到临界尺寸时的快速断裂三个阶段
第一节疲劳破坏的特征及影响疲劳寿命的因素
一、疲劳破坏的特征
二、影响疲劳寿命的因素
实例
载荷 F 的大小循环变化,联杆内应力随之变化
每个齿随齿轮转动循环受力,齿内应力循环变化
起落架因飞机起落而反复受载
(载荷不变, 轴转动)
循环应力-随时间循环变化的应力
(也称交变应力)
循环应力的变化幅度,可能是恒定的, 也可能是变化的
循环应力
恒幅循环应力
变幅循环应力
在循环应力作用下,材料或构件产生可见裂纹或完全断裂的现象-称为疲劳破坏,简称疲劳
在循环应力作用下,如果应力足够大,并经历应力的多次循环后,构件将产生可见裂纹或完全断裂
疲劳破坏
疲劳破坏特点
钢拉伸疲劳断裂
破坏时应力低于sb 甚至 ss
即使是塑性材料,也呈现脆性断裂
断口通常呈现光滑与粗粒状两个区域
断
疲劳破坏过程,可理解为裂纹萌生、逐渐扩展与最后断裂的过程