车身疲劳寿命分析

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1、车身疲劳寿命分析福建工程学院车辆工程0702班林文华摘要木文通过分析考察了车身结构的密体刚度特性，而一冃•确定了车身疲劳寿命的薄弱位置，为车身结构设计及改进捉供理论参考依据。根据冇限元疲劳分析的思路，对车身进行疲劳寿命分析。施加单位载荷得到车身载荷响应；通过Matlab/Simulink建模仿真得到路面位移载荷谱，并作为车轮悬架振动模型的输入激励，最后得到路面作用在车身上的位移载荷谱；然后导入S.N曲线，分析结果显示车身最低寿命满足汽车场地试验三力公里标准。有限元技术已经得到广泛应用，通过规范的力学建模以及边界条件的设置，可以得到满足工程需耍的分析结果

2、，有利于缩短开发周期，对产品设计改进都具有重耍的指导懣义及应用价值。关键词：轿车车身，车身刚度，疲劳寿命Theperformanceofintegrativestiffnessisexaminedandthefatiguelifeofbodyisobtained,whichCal1provideguidanccforcardesign.Thethesiscontentsarethefollowingaspects・Fatiguelifepredictionofthecariscardedoutbasedonfmiteelementmethod・Unit

3、loaddisplacementresponse,combiningthesimulateddisplacementloadhistory,isusedtocomputethefatigueperformanceoftheCcirbody.Matlab/Simulinkisappliedtosimulatethelotidspectrum,whichisusedastheinputsignalofthetire-suspensionmode1・Theresponseofthetire-suspensionmodelisthedisplacementsp

4、ectrumloadedonthebody.S—Ncurveisimported・Theminimalfatigue1ifeis32800kilometers,whichcansatisfythethirtythousandkilometerslesl・Nowadays,CAEtechnologyhasbeenplayinganimportantpartintheforepartdesignofnewproduction,whichcanprovidereliableresultswithexactmechanicalmodelandboundaryc

5、ondition.Keywords：Carbody；Bodystiffness；Fatiguelife1.疲劳分析理论1.1疲劳寿命分析过程工程构件所承受的载荷往往是多方向的复杂交变载荷，要准确预测各个部位的疲劳损伤就需要测量相应的载荷历程。在疲劳寿命分析时读取各载荷方向一卜单位载荷的应力应变响应，然示根据实际载荷工况将单位载荷响应比例迭加得到疲劳分析所需的应力应变谱，根据不同疲劳准则的要求也可以将弹性应力应变历程换算成弹塑性应力应变历程，然后结合材料性能参数选择合适的损伤模型进行疲劳寿命计算，整个分析过程如图1.1所示。图1-1疲劳寿命计算流程1.2

6、疲劳应力谱合成有限元计算可以直接得到节点的各个应力分量，也可以得到主应力和当量应丿J,用何种参最进行疲劳寿命估算取决于选用的损伤模型。用于疲劳寿命分析的节点应力应变历程一般是通过合成单位载荷响应和实测载荷谱获得的，对于简单的怛幅或比例加载也可以直接提取工作载荷的结果响应。(1)单轴载荷的应力合成单位载荷响应提供了外载荷产牛的应力应变输出和外载荷输入之间的比例关系，载荷谱实际上提供了一个随时间变化的缩放因了,将单位载荷响应按照载荷丿力程上各点数值人小进行比例缩放即可得到疲劳寿命分析的应力应变谱。在冇限元计算时各单位载荷的结果响应要单独存放，以便于疲劳分析

7、时选择性捉取。图1.2示意了一个承受单向载荷心)的零件，对应单位载荷为P,用sf,表示单位载荷下节点的各个应力分量。每个分量按式(1.1)同时进行应力合成，即可得到所有节点的应力历程，然后采川循坏计数法将复杂应力历式中：°厂应力幅;程简化为具冇循环概念的简单载荷，以便于进行疲劳分析。S/j(q=s]*p«)(i_i)一固定的方向上随时间变化，节点的主应力方向不发生变化。当用S.N曲线进行单轴疲劳分析时，平均应力对疲劳寿命的影响可以采用Goodman、Gerber-平均应力修正方法分析oGoodman方法如式(1-3)所示，a.T1均应力;S厂应力比R

8、E时觴劳极陆兀-材料删极限应力Gerber平均应力修正方法如式(14)所示,(1-4)图1-2