Z型鋼板彈簧的疲勞壽命預測和驗證方法

?

Z型鋼板彈簧的疲勞壽命預測和驗證方法

整車或部件的壽命預測是評價車輛性能的一個重要方面。而進行車輛疲勞壽命預測主要是通過車輛試驗進行。車輛試驗測試是了解設計耐用性的最簡便方法。對設計工程師而言，組件測試是最快、最簡單、更具成本效益的驗證方法。汽車制造商對車輛疲勞壽命預測和特定部分的驗證方法有直觀認識和經驗，本文研究了Z型鋼板彈簧的疲勞壽命預測和驗證方法。

首先，Z型鋼板彈簧組件測試結果用于其S-N曲線上，判定完成耐久性試驗后的剩余壽命。有限元的相關性通過速度測量試驗、部件試驗臺試驗、應變儀對鋼板彈簧的測試得到。信息采集系統獲取車輛耐久性試驗的數據處理工作。

有限元模型構造模擬車輛與試驗臺的邊界條件。有限元的邊界條件被適當地簡化。鋼板彈簧是仿照六面體單元和單元尺寸，直到獲得足夠的收斂。有限元相關性被兩個不同的彈簧特性分析得到，且有限元模型的剛度幾乎具有相同的偏差，但符號相反。根據這一結果，彈性模量變化不作為相關因子。

對Z型鋼板彈簧進行恒定幅度臺架試驗和可變振幅試驗，這兩個試驗的區別是不變振幅臺架試驗包含690107個周期（B50壽命），而可變振幅試驗對鋼板彈簧和車輛的測試周期將近3618000。

除此之外，兩個試驗之間的不規則因子也不同。臺架試驗的不規則因素是1，而可變振幅試驗的不規則因素是0.52。

將有限元分析得到的Z型鋼板彈簧的變形和測試臺的結果對比，偏差為3.94%。通過有限元應變分析和疲勞分析可以得到Z型鋼板彈簧的最大應變位置和疲勞損傷最大位置，而且應變和損傷最大位置的偏差分別為16.84% 和17.92%，說明了有限元分析可以較高精度預測Z型鋼板彈簧的疲勞壽命。

刊名：Procedia

Engineering（英）

刊期：2015年第101卷

作者：Mahmut Duruú et al

編譯：孫堅