一般零件疲劳寿命分析流程的应用研究

科技信息一

专题论述

般零件疲劳寿命分析流程晌应用研穷保定长城汽车桥业有限公司马建印王忠海田伟荆利国

[摘要]疲劳(耐久)寿命一般指零件疲劳失效时所经受的应力或应变的循环次数，零件疲劳寿命是否满足产品要求一直是设计的重要方面。随着企业在 cA E技术的应用更加深入，为更好的满足公司的开发要求，意识到应制定并规范新的疲劳寿命的技术流程， 并对它的应用的可行性及意义做了研究。认为比现状有较大的先进性，值得采用。 [关键词]疲劳寿命流程随着 C E分析技术企业在 C E技术的应用更加深入， A A其中有限元分析及动力学分析技术已很成熟，且呈现相互配合的特点，另外零部件和结构的虚拟疲劳耐久性仿真，在汽车企业中已越来越受到重视。它在避免产品设计缺陷，尽量做出“第一次就对”的设计，减少以后的物理样机试验次数方面有着显著的意义。 传统疲劳 (耐久 )寿命与虚拟模拟分析技术的特点传统的汽车整车和零部件开发通常都通过产品在试验室中的台架耐久性试验，或试车场道路试验，以验证产品是否满足其设计目标，这过程周期很长，成本很高，发现问题较晚。在当今的产品开发中，汽车企业越来越多地应用虚拟模拟分析技术，在实物样机出来之前就对其进行疲劳耐久性预测，计的早期消除不合格的设计，在设并通过设计比 较，挑选出好的设计。实践证明，进行虚拟寿命分析，大大加快产品的能开发，减少试验的工作量，节省成本。 二、疲劳分析软件典型步骤以 C E疲劳分析软件 IE fwD s n i为例，介绍虚拟寿命分 A C— o ei Lf l g e析的一般步骤： 1 .选择一个合适的疲劳分析模型 2准备有限元分析结果 .旦疲劳分析模型已经选择，那么需要什么有限元分析结果也将明确。 3准备载荷输入数据 .使用什么载荷数据对于疲劳分析至关重要，载荷定义了汽车的使用环境，也决定了疲劳分析的结果。特别需要指出的是，对于汽车零部件或结构的疲劳分析，通常需要相对真实的时域载荷数据，以保证疲劳分析结果的合理性。如果无法测得实际的数据，么多体动力学是分析那载荷传递的强有力的工具。一

台架试验与系统的 C E技术并行与相互验证， A在不同的阶段各有侧重，将有效

节约开发时间、提高效率和产品的可靠度。 疲劳资料库在不断的积累后，提升企业的技术竞争力。将 加入了随机路面输入，使实验环境更真实。

、

一

道标或范ll程验 II发设要 l道测 l路准规 工经 开或计求I实路量 际』 , jI道模 I路型

i』 j ,

l l

,

I I .

n 1』台架试验加载条件

一

』 j V 台试 动学型 I有元格型I选架验l力模 l零限网模I材 件

』 j rV疲据劳库数

{』 j j, 疲劳模型

4准备材料数据 .疲劳分析需要材料的疲劳性能数据，高精度的疲劳寿命预测离不开真实的材料性能输入。值得指出的是，汽车的疲劳分析有时着重于寿命的相对比较，料性能的精确性并不是必须的。材

5进行疲劳分析 .设定疲劳分析参数是一项非常重要的工作，一个疲劳分析模型一般包含许多选项，比如，平均应力修正、口修正和多轴性考虑等。缺 6劳分析结果评价 .疲从一个疲劳分析中，通常可以得到疲劳寿命或疲劳损伤云图以及每个计算节点或单元的疲劳结果和多轴性结果。正确判断分析结果的合理性、性至关重要。可靠 三、劳寿命流程疲结合公司技术现状、发技术发展的需要，于汽车理论、有工开基现程技术制定了流程： 1主要操作流程的说明 . ( )面数据处理：行 F T快速傅里叶变换 )滤波白噪声法生 1路进 F(或

4动力学分析的工况输人参考 .工况条件方向垂直匀速

变量 1 路面不平度

变量 2 车速车速

变量 3 总里程 总里程

侧向、向空间形状 纵直行

垂直加减速纵向垂直

路面不平度纵向加速度路面不平度

车速次数车速 单位持续时间

成路面时域数据、编制三维路面文件。 () 2系统级动力学建模，导人路面文件，况设置，工进行动力学仿真分析，获取典型零件的时域载荷。 () 3对零件划分网格，对受力部位加载 6向单位力载荷，进行有限元受力分析。 () 4将载荷数据、有限元模型，材料特性共同加载，做有限元疲劳分析。

弯道转弯

侧向四、语结

侧向加速度次数

单位持

续时间

2使用的软件有： t bAdms . Maa a Any n o e ei Lf。 l ss C d s n i D g e

3主要先进性体现是： . 此流程力求系统性，主要体现在它是外部工况确定一产品试验一 结果评价反馈的过程。. . .——

现代产品趋于更高的疲劳寿命，疲劳寿命的预测本身是非常复杂的系统性工作，流程体现了较系统的思想方法，本相信随着材料科学、 工程技术等领域的不断进步，经过系统的疲劳寿命流程预测的结果更必将体现出较大的优越性。

3 48.— . .—