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作者栏瑞伸:未知

  摘 要闭擂:本文以某型汽车多连杆悬架横拉杆为模型进行载荷谱时域历程采集牡、静强度斜急?郑核疚皖察、疲劳仿真分析倒废。在横拉杆上选择合适位置粘贴应变片漠湾,组全桥测量轴向应变洽愧胶。在拉压力试验机上标定出横拉?U轴向受力与测点应变之间的线性关系跺舞。根据可靠性试验规范采集一个完整循环的横拉杆载荷谱刚莫,为疲劳分析提供力信号输入恍岗。建立横拉杆有限元模型贩肌,对比实测应变与仿真输出对应点应变差脱苯,修改验证模型浑录贫,保证有限元模型的准确性矛。以实测载荷谱为输入对横拉杆进行疲劳仿真分析厩诲,验证横拉杆是否满足可靠性要求戌剑泡。
  关键词揪:横拉杆;载荷谱;有限元;疲劳仿真
  中图分类号呸:U467.3 文献标识码函:A 文章编号夺:1005-2550(2018)05-0064-03
  Abstract芭: In this paper胯绢, the load spectrum time history acquisition式, static strength checking and fatigue simulation analysis of a multi-link suspension rack rod are carried out. Strain gauges were pasted on the track rod to measure the axial strain. The linear relationship between the axial force of the track rod and the strain at the measuring point is determined on the tensile testing machine. According to the reliability test specification襄探剐, a full cycle load spectrum of track rod is collected to provide force signal input for fatigue analysis. The finite element model of thetrack rod is established氏胖, the corresponding strain of the measured strain and the simulation are comparedto ensure the accuracy of the finite element model. Based on the measured load spectrum趁拐, the fatigue analysis is carried out to verify whether the track rod meets the durability requirements.
  Key Words卑堆: track rod; load spectrum; finite element; fatigue simulation
  1 前言
  多连杆悬架横拉杆在汽车行驶过程中将路面激励传递到车身镀,长时间承受着交变载荷作用发虫,可靠性需要得到充分验证己峭。本文通过应变标定测出横拉杆实际受力的时域历程娇岔档,建立横拉杆有限元模型并结合试验验证射七怖。以实测载荷谱为输入进行疲劳仿真分析隶,验证横拉杆是否满足可靠性要
  求骋。同时找出危险点娘,为设计开发及试验工作提供参考矮瓤。
  2 横拉杆载荷谱测量
  2.1 应变片粘贴及标定
  在横拉杆上选择合适位置打磨技曹、粘贴应变片兑豢魄,两个十字双向应变片对称粘贴在两侧镰,接线组成全桥猾楔篮。主应力方向平行于横拉杆轴向去。应变片粘贴位置见图1绘:
  制作合适的夹具锣,将横拉杆固定在拉压力试验机上紊,见图1蔼。拉压力试验机输出拉压力和位移信号至数采系统偏蹋熟,与横拉杆上应变信号时域同步采集力兼。采样率为100Hz卧。对横拉杆进行力与应变的标定酬抵,标定结果见图2璃。将横拉杆受力后测得的应变信号转换为力信号缓。
  2.2 耐久规范载荷谱采集
  参考可靠性试验规范采集一个完整循环的横拉杆载荷谱尉考铅。包含了1#综合路伞祁、2#综合路悲俯建、一般公路沏酿、城市工况侥、高速工况毋呕、坡道履、比利时路等7种路面类型抡。采集得到的横拉杆信号实际为应变信号贤哺挠,质量较差扒忻,存在温漂首、毛刺等核官。需要对其去毛刺汝扫、去趋势瓢、滤波处理[1]市害壳,得到质量较好的信号善滩。以1#综合路为例展示采集到的横拉杆载荷谱加,见图3瑞冒。从时域历程中可以得出横拉杆受力最大值为7230N倡。
  3 横拉杆有限元模型建立及验证
  3.1 有限元模型建立
  根据横拉杆三维数模建立有限元模型冕,采用实体网格邪玖剩。为了保证计算精度嚎灵,结合横拉杆实际尺寸土颊陀,确定划分网格单元尺寸为1mm涝赔绘。共有346565个单元贪覆、76075个节点纷。材料为Q235酿,屈服极限235MPa茶悍槐,抗拉压强度为430MPa八寒,在有限元模型中赋予材料属性先显肮。有限元模型见图4茸遣:
  3.2 模型蟹ツ拢核
  有限元模型建立完成后需要对其进行锌?耄核蓖涵温。按照横拉杆的实际情况为模型设置约束和受力挥。取有限元模型上对应实际应变片粘贴位置的单元(ID号为81979)别层堤,静力分析输出该单元的应变信号恭链。对比拉压力试验和静力仿真试验同一单元应变信号参恫眠,验证模型是否有效百毁乘,见表1摄。载荷谱信号中横拉杆最大受力为7230N纳很响,所以只验证13000N以内的载荷唉。由表1可以得出仿真应变信号与实测应变信号很接近问辑,验证了模型的有效性去蒜捂。
  4 横拉杆静力分析
  4.1 单位力下应力分布
  以单位力1N为边界条件进行静力分析位,为疲劳仿真提供输入尽胜。单位力下的应力分布云图见图5逗奈骂:
  4.2 静强度分析
  以最横拉杆最大受力对横拉杆进行静强度卸遥核茅。静力仿真分析结果见图6狈:
  分析得出横拉杆最大应力出现在U形卡槽与圆杆连接处晤脱,见图6玫蚕。最大应力为207Mpa玛厦,小于材料屈服极限235Mpa轿色,静强度满足要求[3]传闪漏。
  5 疲劳仿真分析
  对实车行驶试验中测试的横拉杆载荷谱进行频谱分析番,确定其所受载荷频率范围为2-10 Hz屋。对横向稳定杆进行自由模态分析芭,得到其一阶固有频率为109Hz肉拈,远大于受载频率[2]挠点。且横拉杆的最大等效应力低于材料屈服极限杰氮,故采用静态有限元疲劳分析方法对横拉杆进行疲劳仿真计算惠椿。
  对实际构件进行尺寸效应褐森变、应力集中驶、载荷形式次廓乳、循环特征还有表面加工状态等方面的修正固砰蹭。采用Goodman 方法修正平均应力画稿。基于横拉杆材料的应力―寿命曲线感为炉,在软件输入一个完整循环的载荷谱和单位力下应力分布炭凛辱,仿真分析出横拉杆的疲劳寿命表。疲劳寿命云图见图7紊:
  从图中可以看出疲劳破坏最易发生的地方在U形卡槽与圆杆连接处伯回,最小寿命为1787个循环仇捞。可靠性试验一共包含533个循环哼评,横拉杆最小疲劳寿命为1787个循环鹅胃刊。所以横拉杆满足可靠性要求杯仓。在可靠性试验过程中横拉杆未出现失效情况糙哥,也验证了疲劳仿真结果的准确性晤。
  6 结论
  根据对横拉杆的有限元静力学分析和疲劳寿命分析可以得出结论拔为麻:横拉杆寿命最薄弱的部分在U形卡槽与圆杆连接处风俯,可以通过提高结构表面精度和在设计上减小集中应力的方法来改善这部分的疲劳损伤状况疗泥。预测了危险点嚏炭,在结构设计时就能找出疲劳寿命的薄弱位置刮,优化设计方法漠糜。在可靠性试验检查维护时颊,可以重点针对疲劳薄弱部位增加检查频次些,预防疲劳断裂事故的发生采歧。
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