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汽車耐久分析解決方案

2020-03-14 00:53:24·  來源：技術(shù)鄰  
　
昨天疲勞分析的意義隨著材料性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的不斷提升，當(dāng)今制造業(yè)的設(shè)計理念已經(jīng)超越了早期的結(jié)構(gòu)安全性范疇，往往在強度滿足需求的同時，更多的需要考慮結(jié)
疲勞分析的意義

隨著材料性能和結(jié)構(gòu)設(shè)計水平的不斷提升，當(dāng)今制造業(yè)的設(shè)計理念已經(jīng)超越了早期的結(jié)構(gòu)安全性范疇，往往在強度滿足需求的同時，更多的需要考慮結(jié)構(gòu)的疲勞效應(yīng)，據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)代結(jié)構(gòu)斷裂失效案例中，超過90%都與材料的疲勞相關(guān)，因此，在今天高速和大功率化的新產(chǎn)品開發(fā)制造中，其疲勞強度或疲勞壽命的設(shè)計非常重要，并且往往需要同時進行相應(yīng)的試驗研究和驗證。

疲勞分析的基本流程

疲勞分析一般都采用如下所述的分析流程

 
疲勞分析有三個要素，載荷、幾何以及材料數(shù)據(jù)，載荷歷程可根據(jù)試驗或者多體動力學(xué)分析獲得，用于具體分析區(qū)域的加載。幾何模型是疲勞分析的基礎(chǔ)，可通過ABAQUS，ANSYS，NASTRAN等多種有限元軟件建模分析，用于確定邊界載荷與結(jié)構(gòu)內(nèi)部響應(yīng)的相對關(guān)系，fe-safe軟件可以和大多數(shù)的有限元軟件做接口，利用其有限元計算結(jié)果進行疲勞分析。這里的材料不同于有限元計算所需的力學(xué)屬性，而是通過大量試驗獲得的疲勞數(shù)據(jù)，一般是S-N曲線或者E-N曲線，這些數(shù)據(jù)是疲勞分析的理論依據(jù)，fe-safe提供了大量的材料數(shù)據(jù)庫，對常用材料做了精確的總結(jié)，也支持用戶自定義材料，實現(xiàn)新材料的分析。

在疲勞分析中這三要素缺一不可，也直接影響著疲勞分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

車橋耐久分析解決方案

一般來說，對于一個汽車車身或者零部件的疲勞分析是一個系統(tǒng)性的工程，一般需要經(jīng)歷以下幾個階段。

 
3.1 試驗數(shù)據(jù)采集

汽車整車的耐久性試驗一般需要在耐久實驗路上進行，其路面類型主要有：比利時路、扭曲路、坑洼路、搓板路、混凝土凸塊路、橫枕木路、鹽水路、泥濘路、鑄鐵餅路、石塊路、卵石路、瀝青混凝土路，水泥混凝土路等，常見的采集點如下圖所示。

 
3.2 試驗數(shù)據(jù)的處理

由于試驗條件和設(shè)備等原因，一般試驗獲得的數(shù)據(jù)會包含大量的噪聲，這些誤差有可能會導(dǎo)致最終的分析出現(xiàn)比較大的偏差，因此在分析之前，需要對這些信號進行處理，消除噪聲和不合理的區(qū)域，大致包括下列的處理手段。

消除毛刺：信號的某個值明顯高于或者低于平均值的時候，就會出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象，一般是測試設(shè)備異常形成的，在數(shù)據(jù)使用過程中，需要對這種數(shù)據(jù)進行處理。

 
消除偏移：測試的數(shù)據(jù)平均值整體偏離正確的物理值，這種錯誤需要減去平均值進行修正。

 
消除漂移：測試的數(shù)據(jù)平均值偏移出“0”線，從而導(dǎo)致漂移，一般是測試設(shè)備或者傳感器異常導(dǎo)致的。

 
3.3 有限元分析

疲勞分析是建立在有限元計算結(jié)果的基礎(chǔ)上的，因此需要預(yù)先進行有限元應(yīng)力分析，一般包括：

①靜力學(xué)分析

主要計算激勵對結(jié)構(gòu)造成的穩(wěn)定響應(yīng)，fe-safe能夠讀取市面上絕大多數(shù)的有限元軟件的應(yīng)力結(jié)果。

②動力學(xué)分析

一些特殊情況下，需要將結(jié)構(gòu)的動力學(xué)結(jié)果直接當(dāng)作疲勞載荷分析疲勞壽命，這時候就需要進行動力學(xué)響應(yīng)分。Fe-safe可以分析載荷作用下構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的動力學(xué)響應(yīng)，計算結(jié)構(gòu)的振動疲勞壽命，包括穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，隨機響應(yīng)和PSD。

③多體動力學(xué)分析

當(dāng)我們的道路試驗采集的載荷譜并不是直接施加在分析結(jié)構(gòu)上的時候，就需要將載荷進行分解，常用的方法就是采用多體動力學(xué)分析載荷的傳遞方向，根據(jù)結(jié)果進行分解。

3.4 疲勞分析類型

①結(jié)構(gòu)疲勞分析

通過讀取有限元分析結(jié)果進行計算，fe-safe可以自動搜索結(jié)構(gòu)中受力較為集中的熱點（hotpoint），幫助我們對熱點進行重點分析和重新設(shè)計。

②焊接疲勞分析

汽車結(jié)果中焊接件較多，焊接結(jié)構(gòu)的靜強度一般和母材一致，但其疲勞壽命遠小于母材，因此需要對焊接結(jié)構(gòu)進行重點的分析。Fe-safe提供兩種分析焊接疲勞的方法，BS5400方法和verity方法，具有業(yè)內(nèi)公認的精度和權(quán)威性。
 
 
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