基于横向稳定杆的新的疲劳分析方法研究.doc

基于横向稳定杆的新的疲劳分析方法研究摘要:疲劳是汽车设计的重要指标,近年来随着汽车工业的发展,汽车的疲劳设计正由无限疲劳寿命设计向着有限疲劳设计转变,因此如何更加准确地对汽车疲劳寿命进行预测已经成为当下迫切需要完善与不断创新的问题,文章对传统预测方法中存在的问题进行阐述,并应用一种新的疲劳分析方法对基于台架试验的汽车横向稳定杆寿命进行预测,并对其应用于汽车车身其他零部件以及基于道路铺的疲劳分析的可行性进行说明。关键词:横向稳定杆;疲劳寿命预测;载荷;CAE 前言近年来随着汽车行业的蓬勃发展,汽车产品的研发设计要求越来越严格。由于汽车在运动过程中主要承受动载荷,因此汽车零部件的破环形式一般都是疲劳破坏。针对此汽车零部件的疲劳寿命预测已变的尤为重要。横向稳定杆作为汽车的关键部件,具有防侧倾,改善舒适与平顺性的作用,文章对横向稳定杆的受力方式进行进一步探讨,说明横向稳定杆在以台架疲劳实验为基础进行两边对称位移加载时两边受力的不对称性,并通过abaqus有限元进行验证。以此说明传统疲劳计算方法中存在的问题,并以一种全新的计算方法进行疲劳计算,从而对其疲劳寿命进行准确预测。 1横向稳定杆的受力分析稳定杆台架试验时按照位移加载,两端约束x,y向自由度分别沿Z轴的正向与负向施加30mm位移并由此进行循环加载。此时由于稳定杆两端形变趋势不同,造成两端所受的力的大小与方向在空间上并不完全反向对称,因此随着加载过程的进行稳定杆转弯处A,B与其对称点A',B'点的应力大小将变的不同。此情形将对之后进行的疲劳预测产生影响。 2有限元模型验证在hypermesh中对稳定杆划分网格,在稳定杆与副车架连接处建立衬套,衬套使用abaqus中CONN3D2单元模拟,衬套刚度赋经验值,网格基本尺寸为5×5mm,有限元模型如图2所示。约束稳定杆两端x,y向自由度,约束稳定杆支架与副车架连接处全部自由度,在两端沿Z向分别加载30mm位移。应力结果云图如图3所示。 3稳定杆疲劳计算统计单元应力大小,通过材料SN曲线与循环次数计算疲劳,对应此次稳定杆疲劳计算,使用ncode软件进行疲劳分析,通常我们选取上面计算的应力结果,然后在软件中进行对称循环加载,即正弦波加载,根据公式1: 得到该载荷谱作用下单次循环过程中应力变化过程,再根据雨流计数法统计应力循环次数与幅值,通过miner法则与SN曲线得到单次循环损伤,其倒数便是各单元可以循环几次即各单元寿命,如图4所示。依据台架实验情况,针对本次稳定杆计算所对应情形,由于实际加载时稳定杆左右应力结果不对称,在单次循环的上半段最大应力出现在A点,而下半段最大应力会出现在A'点。也就是说在单次循环中A点应力在上半段经过0→?滓maxA→0的变化。在下半段由于A点最大应力减小,A点应力变化为0→?滓A→0。而若仍使用正玄波加在根据公式1,A点应力在Ncode中的变化过程为0→?滓maxA→0→?滓maxA→0与实际情形不符,若?滓maxA?垌?滓A则疲劳结果将会失效,稳定杆疲劳由于存在大变形,两侧变形方式又不对称,所以此次稳定杆疲劳分析便属于上述情形。 4新的稳定杆疲劳计算方法针对上述情形,采用有限元法进行循环加在,在abaqus