實測載荷譜下某款驅動橋焊接結構疲勞可靠性分析

俞壯壯，聶春戈，孫振軒

（大連交通大學交通運輸工程學院，遼寧 大連 116028）

1 引言

驅動橋橋殼是汽車重要的傳力件和承載件，作為主減速器、差速器、支架和半軸的裝配基體，將載荷傳遞給車輪[1]。汽車行駛時還要承受路面復雜載荷的作用，并由此產生的疲勞破壞是橋殼失效的主要形式。橋殼失效往往出現在焊縫的連接部位，如何定量的進行結構疲勞耐久預測是目前國內整車廠面臨的一個關鍵問題。

文獻[2]利用應力修正的Goodman 曲線對垂直彎曲疲勞試驗下的橋殼進行了壽命預測；文獻[3]證明了路面隨機激勵下的載荷譜對橋殼疲勞可靠性分析的重要作用；文獻[4]基于名義應力法對車輛的焊接結構進行了疲勞壽命的預測，也指出了名義應力方法的局限性；文獻[5]分別采用名義應力法和主S-N 曲線法對轉爐616裝甲鋼T形焊接接頭進行疲勞評估，并與試驗結果進行對比。

采用基于名義應力法的英國標準[6]（BS7608：2014）或國際焊接學會標準（IIW-2008）[7]存在著兩大難題，一是焊接結構往往處于結構剛度變化較大的位置，應力集中明顯，常規有限元法計算的應力受網格類型和尺寸影響嚴重；二是標準中對于焊接接頭的形狀和受載模式要求極其嚴格且標準中提供的接頭形狀較少，驅動橋橋殼中出現的焊接結構十分復雜難以分類。主S-N 曲線法是董平沙教授基于斷裂力學的基本原理和大量的接頭疲勞試驗，提出的一種焊縫疲勞壽命評估的方法。該方法通過提取可能斷裂截面的節點力，利用解析法求出網格不敏感的結構應力，然后考慮到載荷模式、應力集中和截面寬度（板厚）對疲勞壽命的影響，提出了等效結構應力這一參數，基于大量試驗數據獲得了一條主S-N 曲線。……