轿车开发中底盘零部件的寿命数字化预测研究

摘要

目前汽车的耐久性设计已成为整车开发中的一个重要环节。在汽车平台化开发战略的前提下，如何在轿车开发过程中对关键零部件进行疲劳寿命的有效数字化预测，已成为汽车耐久性开发中的关键性技术。本文即利用先进的试验手段和现代CAE仿真技术相结合，建立起汽车的耐久性虚拟试验模型，运用相关的虚拟试验软件，对底盘零部件进行了寿命的预测计算，探索了在轿车开发阶段预测出新车型疲劳寿命计算机仿真和试验研究方法。 本文首先建立了关键底盘零部件的有限元模型，并结合模态试验和静态试验来验证和修正有限元模型，提高模型的计算精度。然后，在此基础上运用多体动力学理论建立起整车底盘系统的刚柔混合虚拟仿真模型。同时，将在上海大众试车场EVP道路采集的载荷谱进行处理，并作为虚拟仿真模型的输入。最终利用疲劳损伤累计理论以及疲劳寿命的估算方法在虚拟试验软件中对零部件实现了疲劳寿命的数字化预测。 作为一项探索性的研究，其研究的成果对于轿车平台化开发中零部件耐久性的设计和试验，具有相应的理论参考价值和实际指导意义。但由于实际的软硬件条件限制，存在很多不足，需要后续进一步的深入研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文的研究意义及工程背景

1.2国内外研究现状及发展动态

1.3研究思路和内容

第2章现代轿车耐久性开发流程介绍

2.1轿车开发中的平台战略

2.2轿车开发中耐久性设计的方法及流程

2.3轿车耐久性设计中的试验方法及对比

2.3.1汽车耐久性试验及其发展

2.3.2道路模拟试验的发展

第3章底盘零部件的有限元建模及模型验证

3.1关键零部件的有限元建模

3.1.1几何清理和模型分块处理

3.1.2网格划分

3.1.3定义材料属性和边界条件

3.1.4焊缝的模拟

3.2关键零部件的模态试验和模型的验证修改

3.2.1基于有限元分析的模态参数计算

3.2.2有限元模型的模态验证

第4章载荷谱的获取与处理

4.1实车道路试验

4.1.1实车道路试验方法简介

4.1.2上海大众试车场强化试验道路

4.2道路载荷谱采集

4.2.1测试信号选定

4.2.2测试系统

4.2.3数据采集

4.3测试数据处理

第5章整车底盘系统刚—柔混合多体动力学模型的建立

5.1刚-柔混合多体动力学建模的理论基础

5.2整车底盘系统约束关系分析

5.3悬架系统弹性力学元件的模拟

5.4底盘系统刚-柔混合多体动力学模型的建立

5.5仿真试验模型的试验验证及改进

5.5.1轴头加速度信号的仿真和试验结果对比

5.5.2减震器位移仿真结果和试验结果的对比研究

第6章零部件的疲劳寿命预测

6.1疲劳寿命理论介绍

6.1.1疲劳寿命定义、产生原因、影响因素

6.1.2疲劳计数法

6.1.3疲劳损伤累积理论

6.2疲劳寿命估算的基本方法

6.2.1基于结构FEA结果的应力应变场计算理论

6.2.2应力应变场算法的选择

6.3基于虚拟仿真模型的横向稳定杆疲劳寿命预估

6.3.1虚拟仿真模型的边界载荷描述

6.3.2基于虚拟仿真模型的横向稳定杆损伤值计算

6.3.3仿真计算结果的分析研究

第7章结论与展望

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