虚拟试验技术在汽车零部件疲劳寿命预估中的应用研究

摘要

轿车底盘零部件中，前桥总成作为非常重要的一个部件，受力情况恶劣，并且其对于整个轿车的性能有着很大的影响。因此，本论文将其作为轿车底盘系统中的关键零部件，并基于虚拟试验模型进行疲劳寿命预估。 本论文将国内先进的计算机仿真技术和国际先进的试验手段相结合，对应用虚拟试验方法进行汽车零部件疲劳强度预估的过程进行了一定的探索和研究。这种技术的广泛推广和应用，可以提高设计质量、缩短开发周期、降低设计成本，对推动汽车生产企业的自主开发水平能起到一定的促进作用。 本文首先建立了副车架的有限元模型，并进行模态和静态载荷的分析及试验验证。然后建立整个底盘系统的刚-柔耦合多体动力学模型，并以通过测量轮在SVP道路上实际测得的载荷对模型加载，仿真计算副车架的边界载荷。最后进行疲劳强度的预估。同时，利用实际试验过程中获得的应变信号对监测点进行疲劳损伤计算。仿真结果与试验结果对比分析，验证仿真方法的有效性，并通过比较讨论了模态叠加法和准静态法对于该副车架疲劳预估过程中的优劣。最后总结出计算机仿真方法预估疲劳寿命的一般步骤和规律。

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国内外研究的历史和现状

1.3研究的内容和技术路线

第2章结构疲劳分析的理论基础

2.1材料的疲劳曲线

2.11材料的应力-寿命曲线

2.12材料的应变-寿命曲线

2.2构件的疲劳特性

2.3目标零部件应力/应变场参数的提取

2.3.1准静态叠加法

2.3.2模态叠加法

2.4幅值域计数法

2.5疲劳累积损伤理论

2.5.1 Miner法则

2.5.2修正Miner法则

2.5.3相对Miner法则

2.5.4 Manson双线性累积损伤理论

2.5.5 Corten-Dolan理论

第3章副车架有限元模型的建立及验证

3.1有限元法简介

3.1.1有限元法的基本思想

3.1.2有限元法的分析过程

3.1.3有限元法的实现软件

3.2副车架结构的离散化

3.3有限元模型的验证

3.3.1模态验证

3.3.2静强度验证

第4章虚拟试验模型的建立

4.1多体系统动力学概述

4.1.1系统的自由度和坐标系

4.1.2多刚体系统动力学方程

4.1.3数值计算方法

4.2底盘系统多刚体动力学模型的建立

4.2.1整车底盘系统约束关系分析

4.2.2悬架系统弹性力学元件的模拟

4.2.3建立多体动力学模型

4.3虚拟试验模型驱动信号的确定

4.4虚拟试验模型的试验验证及改进

4.4.1轴头加速度信号的仿真和试验结果对比

4.4.2减震器位移仿真结果和试验结果的对比研究

4.5底盘系统刚-柔耦合多体动力学模型的建立

第5章副车架疲劳寿命预测研究

5.1虚拟试验模型的边界载荷描述

5.2基于虚拟试验模型的副车架应力场计算

5.2.1基于准静态法的副车架应力场计算

5.2.2基于模态叠加法的副车架应力场计算

5.3副车架材料的疲劳特性

5.3.1副车架非焊接区域的材料疲劳特性

5.3.2焊缝材料的疲劳特性

5.4基于虚拟模型的副车架疲劳损伤计算

5.5基于实车试验应变信号的疲劳损伤计算

5.6副车架焊接区域的疲劳强度计算

5.7基于虚拟模型进行疲劳强度预估方法的总结

第6章结论

6.1主要研究结论

6.2研究的进一步工作

参考文献

致谢

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果