采用有限元法对驱动桥壳疲劳失效形式的预测分析外文翻译

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1、外文翻译题目:采用有限元法对驱动桥壳疲劳失效形式的预测分析采用有限元法对驱动桥壳疲劳失效形势的预测分析摘要木文主要在垂肓疲劳试验中研究驱动桥壳在预期负载周期之前的过早疲劳失效。在这些实验屮,裂纹重复出现在实验品的相同区域。为了确定失效的原因,，实验者们建立了一个CAD模型，模型材料的特性可以通过拉伸试验得出。通过用有限元分析的方法可以得出一些与应力和疲劳和关的数据。疲劳裂纹萌生的位置和失效负载而的最小周期可以确定，实验结果是与一些实验的数据相比较得出的，通过本实验可以衍纶出捉高驱动桥壳寿命的方法。1•介绍实心轴由于其较高的承载力，通

2、常被用于中重型商用车。在图1中，可以看到实心轴的结构。在车辆使用的寿命期间，路面崎岖不平产生的变应力是可以导致驳动桥壳疲劳失效的，这些是总成所承载变应力主要的一部分。因此，驱动桥壳的疲劳失效对其预期的寿命是至关重要的。在批量生产前，要对驱动桥壳原型进行动态垂直应力疲劳试验，如图2。在这些测试中，由液压执行机构对标本应用预测循环垂直荷载，直到产牛疲劳裂纹的萌生。根据验收标准屮，桥壳原型在没有疲劳失效的情况下应承受N=5的负载。在对非对称式桥壳进行垂直疲劳的试验中，如图3所示，疲劳裂纹萌生是在一些原型的负荷周期的限制Z前。观察发现，疲劳

3、断裂Z前最小载荷循环是3.7*10八5。在这些测试屮，裂纹起源于过渡区域的E1和E2的班卓琴过渡区。在图4中，可以看到早衰的一个示例。通过预测后失效的原因，用CATIAV5R15三维软件对桥壳进行实体建模。通过使用此模型，建立了有限元模型，并运用ANSYS工作台VII.0（商业有限元软件）进行应力和疲劳的分析。利用有限元分析屮的拉伸试验，获得驳动桥壳材料的属性。从车辆动力学仿真、切除术RecurDyn（商业CAE软件）分析屮获得驱动轴的最大动态载荷，取得了应力集屮区。通过进行疲劳分析，修改疲劳强度的因素为驱动桥壳建立了S-N曲线。从

4、对垂直疲劳试验结果比较得出结论。为了防止驱动桥壳过早老化并且获得了一种较高的疲劳寿命，提出了一些解决方案。图1商业车辆的一个后桥总成图2垂血疲劳试验的桥売原型图4疲劳裂纹在下半身的测试样Dome图5CAD桥壳整体模型2.有限元模型2.1CAD和有限元模型对于一个完整并门缩放的驱动桥壳CAD模型分析，如图5所示。桥壳基本上由两个等效薄壁壳组成，其屮由一个独立的9.5毫米的小性轴与后桥焊接组成。在前面的-•端，安装环焊接在売体组件上来增加刚度并且差速器总成外壳的螺栓也固定于此。由于密封的原因，一个圆形壳体焊接在后侧。在这里，A和B的部位

5、表示与弹簧压板连接。支撑部位C和D表示与车轮与地面的接触位遇。支撑桥壳连接点Z间的距离等于后桥的年辙。桥壳的实体模型是通过CATIAV5R15建立的，完整的桥壳CAD模型已导入ANSYST作台VII.0环境屮目的是构成有限元模型的分析。如图6所示，有限元分析模型被用于应力和疲劳分析。建立这个有限元模型，驱动桥被SOLID187做成网状，他町以展现出二次位移的效果，非常适合于模型的不规则网格。该元索是由10个参数决定，每个参数有三个平移口由度［2］。为了取得模型结构部分Z间的联系，C0NTA174和TARGE170元素会被使用。若要模

6、型的房屋，C0NTA174的结构部件之间的接触和使用TARGE170的元索，完全保税的接触被选为所有焊接曲而接触的条件。有限元模型包括779,305个元素和1,287,354个节点。ITS.00S2SQ0图6有限元模型表1S460N的化学性质标准C(max.)Si(max.)MnP(max.)S(max.)Al(min.)Cr(max.)Cu(max.)Mo(max.)Nb(max.)Ni(max.)Ti(max.)V(max.)N(max.)10025-30.190.061.40-1.700.0200.0100.020.100.1

7、00.080.050.400.030.150.012表2拉伸试验结果材料弹性模虽E(GPa)泊松比VSy屈服强度(MPa)极限应力(MPa)最大延伸率(%)S460N(1.8901)20&50.3497.5629.926.82.2驱动桥壳的材料9.5mm的桥壳是由微合金细粒、热变形、钢结构S460N的归一化(材料系数量为1.8901,等效于E460到ISO标准［3］)焊接而成的。从供应商获得材料的化学成分载于表1［4］。未处理的S460N的力学性能可以在文献屮找到［5］。为了在有限元分析中考虑对力学性能的应用程序的影响，并确定精确加

8、工的材料性能，五个标本均來白桥壳样品和拉伸试验进行。所有的测试需要在室温下、热影响区以外的区域进行，标本均来自驷动桥壳。鉴于在表2中的结果获得五个标木屮的最小值并且用有限元模拟，材料的行为定义为线性各向同性材料模型。2.3载荷情况适用