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汽車車橋的失效機(jī)理與可靠性分析

2021-11-05 21:41:25·  來源：方盛車橋（柳州）有限公司  作者：樊文問  
　
技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是拉動(dòng)汽車內(nèi)需的重要因素?，F(xiàn)階段，汽車逐步走進(jìn)了千家萬戶，成為應(yīng)用廣泛的輔助出行工具。汽車作為一種特殊的產(chǎn)品，在其設(shè)計(jì)過程中，不僅對
技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是拉動(dòng)汽車內(nèi)需的重要因素?，F(xiàn)階段，汽車逐步走進(jìn)了千家萬戶，成為應(yīng)用廣泛的輔助出行工具。汽車作為一種特殊的產(chǎn)品，在其設(shè)計(jì)過程中，不僅對安全性有著較高的要求，還需要注重可靠性設(shè)計(jì)，尤其是汽車車橋。如果汽車車橋可靠性設(shè)計(jì)不足，那么在使用過程中極易誘發(fā)安全事故，影響正常通行。

汽車車橋的失效機(jī)理

從汽車的整體構(gòu)造來看，車橋是其中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分。車橋的設(shè)計(jì)質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)車輛通行的安全性。如果車橋的強(qiáng)度足夠，可以大大提高整車的安全性與舒適性。當(dāng)前，隨著汽車應(yīng)用范圍的逐步擴(kuò)大，人們越來越意識到汽車安全的重要性。很多研究學(xué)者做了大量關(guān)于結(jié)構(gòu)可靠性和靈敏度的研究，重點(diǎn)是通過專業(yè)模型分析在不同變量改變時(shí)對汽車失效率造成的影響，并從中總結(jié)存在的規(guī)律。
由于汽車整車中包含的零部件較多，因此不同的零部件會影響整車的性能。例如，如果零部件失效與汽車某一參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性非常大，在設(shè)計(jì)時(shí)就需要嚴(yán)格控制這一參數(shù)，盡量將其對零部件失效的不利影響降至最小。如果零部件失效與某一參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)性相對較小，在設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)人員可以將這一參數(shù)作為確定量值來開展相應(yīng)的設(shè)計(jì)。這種情況下，隨機(jī)變量的數(shù)量有所減少，設(shè)計(jì)人員在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中需重點(diǎn)關(guān)注已獲知的隨機(jī)變量。

車橋典型故障模式

車橋作為汽車中承載載荷的重要組成部分，在實(shí)際使用 過程中會出現(xiàn)許多故障模式。在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，需要針對售后故障模式進(jìn)行改進(jìn)加強(qiáng)，以避免類似問題再次發(fā)生。

2.1　橋殼主減面開裂
由于橋殼受垂直向下的承載力，肩部承載的力較大。橋殼主減結(jié)合面上45°角處兩邊出現(xiàn)開裂現(xiàn)象偏多，如圖 1 所示。


2.2　橋殼板簧處開裂
由于橋殼受垂直向下的承載力，板簧承受的力較大，橋殼下板簧處表面出現(xiàn)開裂現(xiàn)象偏多，如圖 2 所示。


汽車車橋的可靠性分析

3.1　車橋可靠性分析說明
針對車橋典型售后問題，在實(shí)際的改進(jìn)設(shè)計(jì)過程中，需借助專業(yè)的三維軟件完成相應(yīng)的數(shù)模設(shè)計(jì)。大多數(shù)設(shè)計(jì)人員會利用CAE軟件進(jìn)行可靠性分析。車橋結(jié)構(gòu)可靠性的分析方面主要包含車橋的滿軸載荷PMAX、彈性模量EX、泊松比 PRXY、材料密度DEN以及材料屈服強(qiáng)度YIES等參數(shù)。

3.2 橋殼的數(shù)模建立
對車橋進(jìn)行可靠性分析，要先建立原始狀態(tài)數(shù)模和優(yōu)化后數(shù)模，以便進(jìn)行CAE分析對比。
3.3 橋殼的可靠性分析
原始狀態(tài)數(shù)模和優(yōu)化后數(shù)模建立后，通過CAE 軟件對數(shù)模進(jìn)行網(wǎng)格劃分然后進(jìn)行分析，以對比橋殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，如圖 3 所示。在分析結(jié)果的查看過程中，需確保改進(jìn)后最大應(yīng)力遠(yuǎn)低于原始結(jié)構(gòu)，且安全系數(shù)滿足材料的可使用范圍。


結(jié)束語

隨著汽車應(yīng)用范圍的逐步擴(kuò)大，汽車零部件的可靠性成為人們關(guān)注的重點(diǎn)問題，尤其是要保障車橋設(shè)計(jì)的可靠性。相關(guān)設(shè)計(jì)人員需在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，從實(shí)際情況出發(fā)，保障車橋可靠性與設(shè)計(jì)要求一致，從而提高汽車的整體性能。

來源：樊文問 方盛車橋（柳州）有限公司 
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