通过有限元分析预测汽车后桥壳模型的疲劳失效[外文翻译].doc

通过有限元分析预测汽车后桥壳模型的疲劳失效

摘要：在对后桥壳模型进行垂直疲劳测试中，发现早期失效比预期的负荷循环提前发生。在这些测试中，裂纹主要来自同一地区的测试样本。为确定失效产生的原因，为桥壳设计了一个详细的CAD模型。拉伸试验确定了外壳材料的力学性质。利用这些数据，通过有限元法来进行应力分析和疲劳分析。从而在失效发生前确定疲劳裂缝的萌生位置和负荷循环的最小周期数。这些测试提供了可与分析相比较的结果。增强型设计方案为增加外壳寿命提出了解决方法。
关键词：后桥壳；应力集中；疲劳；有限元分析

1.导言：
由于其较高的载荷能力，重型商用车较为典型地都使用实心轴【1】。实心轴结构如图1所示。在车辆服务年限间，由路面粗糙度引起的动力产生动应力且这些动应力导致了桥壳的疲劳失效。而这是装配中运输零件的主要负荷。因此对预期中的使用寿命来说，桥壳对疲劳失效的抵抗是至关重要的。在进行大规模生产之前，必须借助如图表2中显示的垂直疲劳试验，确定在动态垂直力下桥壳模型的载荷能力和疲劳寿命。在这些测试中，预测中的循环竖向荷载通过液压传动装置应用于样品中直至开始出现疲劳裂纹。根据验收标准，一个外壳模型必须能抵 的负荷循环才能消除一次疲劳失效。在对不对称型桥壳如图表3所示进行垂直疲劳试验时，其中的一些模型在达到负荷循环极限前就开始出现疲劳裂缝。观察发现，出现疲劳失效前的最低负载循环大约为 .从这些试验中发现裂缝产生于对接过渡区E1和E2.从图表4可以看到早期失效的例子。
为预测早期失效的原因，在CATIA-V5R15商业软件中形成了一个具体的坚固的外壳模型。通过使用这个模型，构成有限元模型。凭借ANSYS Workbench V11.0商业有限元软件进行应力分析和疲劳分析。从拉伸测试中获知外壳材料的特性，这在有限元分析中得到利用。从车辆的动态仿真中获得的最大动态轴负载通过RecurDyn这一种商业计算机辅助教育软件进行演示，这一方式也得到应用。通过这些分析，了解了应力集中区域。为进行疲劳分析，通过考虑疲劳强度修饰因子