某車型拉線支架斷裂分析

郭市浩 耿建峰

摘 要：車輛滿載情況下，在壞路行車時(shí)，車輪上下跳動(dòng)時(shí)拉線支架受到拉力大于材料本身的屈服極限，導(dǎo)致行車過程中拉線支架受力斷裂。

關(guān)鍵詞：斷裂；宏觀；微觀；屈服極限

1 背景

1.1 在某新車型進(jìn)行試驗(yàn)場(chǎng)壞路可靠性驗(yàn)證時(shí)，行駛1041Km后，出現(xiàn)駐車制動(dòng)拉線支架斷裂問題（該支架借用支架，原車未出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象）；

1.2 連續(xù)對(duì)2輛試驗(yàn)車進(jìn)行滿載情況下壞路路試試驗(yàn)，全部出現(xiàn)駐車制動(dòng)拉線支架斷裂問題，且2輛試驗(yàn)車駐車制動(dòng)拉線支架斷裂位置相同。

2 斷裂原因分析

2.1 斷口觀察分析

2.1.1 宏觀觀察

①斷口較平整，無明顯塑性變形；②斷裂起始于拉線支架裝車后的前（車頭）端；③裂紋起始區(qū)域及其附近裂紋擴(kuò)展區(qū)域可見微弱的放射棱線特征；④裂紋擴(kuò)展后期可見明顯的擴(kuò)展棱線。

2.1.2 微觀觀察

①斷口裂紋源，呈點(diǎn)源斷裂特征；②局部可見韌窩及微弱的解理斷裂特征；③裂紋擴(kuò)展中前期局部可見沿晶、韌窩及滑移線形貌，疲勞輝紋特征明顯；④裂紋擴(kuò)展中后期可見較明顯的疲勞條帶形貌。

結(jié)論：斷裂駐車制動(dòng)拉線支架無原始裂紋，斷裂起始于拉線支架一端，為疲勞斷裂。

2.2 支架疲勞斷裂分析

2.2.1 化學(xué)成分及力學(xué)性能分析

①通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)比分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足《GB/T3077-1999》中ST12的元素比例要求，因此材料的化學(xué)成分合格。②故障件批次材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

機(jī)械性能

[ST12 ＼&抗拉強(qiáng)度（MPa） ＼&屈服強(qiáng)度 （MPa） ＼&伸長(zhǎng)率δ（%） ＼& 標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)測(cè)＼&270-410

306 ＼&130-280

178 ＼&≥28

42 ＼&]

2.2.2 理論計(jì)算及試驗(yàn)分析

對(duì)駐車制動(dòng)拉線支架進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量實(shí)驗(yàn)

應(yīng)力應(yīng)變?cè)囼?yàn)是使用應(yīng)變片采集應(yīng)變數(shù)據(jù)，經(jīng)過軟件分析處理，得到響應(yīng)的應(yīng)力譜的過程。

應(yīng)變：設(shè)桿件原長(zhǎng)為l，在軸向拉力F作用下，桿長(zhǎng)變?yōu)椋╨+△l），則桿的軸向變形與桿件原長(zhǎng)的比值為軸向正應(yīng)變，即ε=△l/ l；

應(yīng)力：軸向拉壓試驗(yàn)表明，在比例極限內(nèi)，正應(yīng)力σ與正應(yīng)變?chǔ)懦烧龋处?E× ε，其中比例系數(shù)E稱為材料的彈性模量，其值隨材料而異。

根據(jù)駐車制動(dòng)拉線支架開裂位置及CAE分析結(jié)果確定測(cè)量點(diǎn)，并在相應(yīng)的測(cè)試位置粘貼應(yīng)變片，裝在試驗(yàn)車上進(jìn)行路試試驗(yàn)。

2.2.3 試驗(yàn)結(jié)果：拉線支架二在行車過程中受到的最大應(yīng)力為385MPa，大于材料的屈服極限280MPa，存在開裂風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.4 問題真因：車輛滿載情況下，在壞路行車時(shí)，車輪上下跳動(dòng)時(shí)拉線支架受到拉力大于材料本身的屈服極限，導(dǎo)致行車過程中拉線支架受力斷裂。

3 整改方案

結(jié)構(gòu)調(diào)整：將拉線固定支架更改為活動(dòng)支架，消除拉線支架受的拉力。

[狀態(tài) ＼&＼&＼&改進(jìn)前狀態(tài)：

拉線支架鉚壓在拉線上，固定不動(dòng)。＼&＼&