基于虚拟试验台的轿车底盘零部件的疲劳寿命预测

摘要

耐久性虚拟试验技术是一种全新的、综合性的CAE分析技术。而基于虚拟试验台的汽车道路模拟试验研究，就是通过引入虚拟台架和虚拟模型寻找到一个更为准确的方法，用来对车辆的疲劳寿命做出有效的预测。 本论文来源于同济大学和上海大众合作研究项目“帕萨特整车(以车身为主)开发试验标准研究项目”，研究对象选用汽车底盘中较为重要的前桥总成。此外，本研究还选用上海大众4通道道路模拟机作为试验台架。 研究主要从两方面进行，一方面对前桥进行刚柔混合多提动力学虚拟模型建模，通过典型道路所得的载荷谱进行疲劳寿命预测，并将结果和实际试验结果进行比对；另一方面，结合虚拟试验台架模型，对不同加载工况，不同约束条件下的虚拟试验台仿真进行比较，并探索出更为合理、准确的基于虚拟试验台的室内道路模拟试验方法。 研究的成果不仅可以用于前桥零部件的开发和改进设计，以缩短周期，节省经费，对于其它汽车零部件的开发设计和试验，亦具有相应的理论参考价值和实际指导意义。同时，对基于虚拟试验台的理论研究也为未来进一步提高模拟精度奠定了坚实的基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究历史和现状

1.3研究的技术路线

第2章前桥精确有限元模型的建立

2.1有限元法简介

2.1.1结构力学有限元理论基础

2.1.2一般有限单元法

2.2副车架有限元网格离散化

2.2.1副车架几何模型的导入和离散化前处理

2.2.2离散化网格模型的建立

2.2.3网格质量检查

2.3副车架有限元模型验证

2.3.1模态验证

第3章虚拟试验模型的建立

3.1机械系统动力学仿真理论基础

3.1.1多体系统动力学概述

3.1.2自由度

3.1.3坐标系

3.1.4多刚体系统动力学方程

3.1.5数值计算方法

3.1.6 Virtual.lab软件的设计计算流程

3.2前桥约束关系分析

3.3前桥刚-柔混合多体动力学模型的建立

3.3.1前桥多刚体动力学模型的建立

3.3.2刚-柔混合多体动力学模型的建立

3.4虚拟试验模型的试验验证及改进

3.5虚拟试验台架的建立

第4章基于虚拟试验台的耐久性虚拟试验方法研究

4.1汽车耐久性虚拟试验方法介绍

4.2耐久性虚拟试验的分类

4.2.1虚拟试验台

4.2.2混合试验路

4.2.3数字试验路

第5章疲劳寿命预测方案比较

5.1虚拟试验技术的疲劳理论基础

5.1.1构件的疲劳性能

5.1.2幅值域计数法

5.1.3疲劳损伤累积理论

5.2关键零部件极限工况静态强度特性分析

5.2.1静态强度研究方法

5.2.2极限工况载荷的理论计算值和试验值

5.2.3关键零部件静态强度的试验和仿真分析

5.3疲劳寿命的仿真预测及试验验证

5.3.1基于CAE技术的零部件疲劳仿真计算概述

5.3.2关键零部件疲劳寿命的仿真计算

5.3.3仿真结果和试验结果的对比研究

5.4不同驱动及约束方式的仿真比较

5.4.1约束车身且加载轴头力信号

5.4.2不约束车身且加载轴头力信号

5.4.3不约束车身且加载轴头位移信号

5.4.4使用虚拟台架，不约束车身，且加载轴头力信号

5.4.5使用虚拟台架，不约束车身，且加载轴头位移信号

5.4.6使用虚拟台架，不约束车身，且加载油缸驱动信号

第6章总结

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果