駕駛室前圍鈑金更改電測分析及優化設計

摘 要：某重卡駕駛室前圍鈑金更改后通過試驗電測分析進行優化設計，提高前圍鈑金結構強度，降低駕駛室前圍鈑金在行駛中出現疲勞損壞的風險。

關鍵詞：前圍鈑金；電測；疲勞損壞

中圖分類號：TG306 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）3-0073-02

駕駛室白車身結構強度和耐久性是評價一輛汽車好壞的重要指標，是客戶購車重要的考慮因素，任何駕駛室白車身系統的更改都需要做充分的試驗測試分析優化。對某重卡駕駛室前圍鈑金更改方案，通過試驗電測分析進行優化設計，提高前圍鈑金結構強度。

1 材料極限應力分析理論

零件材料的極限應力線圖見圖1，材料的極限應力曲線即為折線A'G'C。材料中發生的應力如處于OA'G'C區域內，則表示不發生破壞；如在此區域以外，則表示一定要發生破壞；如正好處于折線上，則表示工作應力狀態正好達到極限狀態。

2 測點布置及試驗路況

前圍鈑金布置8個測點，位置見圖2，測試路段全長約6 km，采樣時間約為13 min，車速按試驗場要求，路況見圖3。

3 測試結果

測試車輛完成8 000 km強化壞路試驗拆解后仔細檢查未發現前圍鈑金有疲勞損壞的現象，收集所有測點應力數據顯示除4號測點外，其他測點應力值均較低（小于50 Mpa），各路況下應力最大位置均為4號測點處，4號測點波形圖和測試數據見圖4和表1。

4 電測數據分析

由于缺少材料脈動循環變應力的疲勞極限無法繪制出D點，我們保守地直接將對稱循環的疲勞極限A與屈服極限C兩點連成一條直線，見圖5。

根據材料極限應力分析理論可繪制出4號測點材料極限應力線圖，并將動態電測數據輸入線圖中（見圖6），從圖中可看出超出材料極限應力曲線最多的點為石塊路路段測點，最大值為165.57，最小值為-159.26，平均值為3.15，應力幅值為162.41，M點坐標值為（3.15，162.41），A點C點坐標分別為（0，135）（260，0），以此求出M1點的坐標值為（ 2.59，133.65），故材料疲勞極限為2.59+133.65=136.25；該測點最大應力為165.57，得出安全系數為0.82，同理可求出4號測點在其他路段的安全系數。

5 優化設計

根據電測數據分析結果，車輛在惡劣工況下運行時，前圍鈑金4號測點區域應力超過材料的疲勞極限應力，該區域鈑金出現疲勞損壞的風險很大，必須提高該區域材料的疲勞極限應力和降低該區域的應力值，經過多次分析討論對策如下：

對策1：材料由DC01改為B170P1

更換材料后，4號測點所有路段應力值都位于紅線區域內（見圖7），安全系數上升了20%左右（見表2），換材料后零件的疲勞壽命為原件的5倍（1.29）左右。

對策2：4號測點區域空調安裝點加橡膠墊片減振。

在石塊路和石板路路況下，車輛振動最為嚴重，4號測點區域有個空調安裝孔見圖8，空調抖動造成安裝孔振動嚴重，加橡膠墊片可降低該處的振動幅度，以達到降低應力的效果。

6 結 語

本文介紹通過試驗電測分析對某重卡駕駛室前圍鈑金更改方案進行優化設計，優化后的零件疲勞壽命增加5倍左右，降低了駕駛室前圍鈑金在惡劣工況下行駛出現疲勞損壞的風險。掌握該試驗電測分析方法可有效降低設計風險和有針對性的對零件進行局部優化設計，對模具投資大、周期長的車身鈑金類零件設計有著積極的指導作用。

參考文獻：

[1] 濮良貴，紀名剛.機械設計（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2001.

[2] 成艾國，沈陽，姚佐平.汽車車身先進設計方法與流程[M].北京：械工業出版社，2011.