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汽車(chē)構架器構件勞損裂縫端由解析
發(fā)布人員:網(wǎng)站管理員 新聞來(lái)源: 發(fā)布日期:2013-3-18
在試驗過(guò)程中采用四種工況,工況1是試驗場(chǎng),按照規范進(jìn)行實(shí)車(chē)路試,以反映用戶(hù)正常使用條件下,減震器支座的疲勞壽命;工況2是在減震器支座開(kāi)裂較多的使用地域按汽車(chē)正常使用要求進(jìn)行路試,以反映路面對其壽命影響;工況3是在減震器支座開(kāi)裂較多的使用地域,輪胎超過(guò)標準氣壓行駛,以反映輪胎氣壓對其壽命影響;工況4是在減震器漏油的情況下進(jìn)行路試(試驗地域同B),以反映減震器對其壽命影響。最后得到4種工況,3個(gè)測點(diǎn)的時(shí)間歷程信號。
測試數據的處理及分析對減震器支座的應變信號進(jìn)行雨流計數,結合對其材料疲勞特性的估計,對不同工況下的疲勞壽命進(jìn)行預測;對減震器垂直載荷與其支座應變進(jìn)行對比分析,以分析減震器上載荷與其支座的關(guān)系。
疲勞壽命的計算減震器支座所用材料St13,及其基本特性(抗拉強度)為270-370MPa,這里取其平均值σb=320MPa,由于所用材料為低合金鋼,對其應變疲勞特性按文獻給出的方法進(jìn)行估計如下。
εta=εea+εpa(1)這里,εta為總應變幅,εea為彈性應變幅,εpa為塑性應變幅。
式(1)中,εea=σf′(2Nf)b/Eεpa=ef′(2Nf)cE=210000MPa疲勞強度系數σf′=1.5σb疲勞強度指數b=-0.087疲勞延性系數ef=0.59F疲勞延性指數c=-0.58循環(huán)強化系數K′=1.65σb循環(huán)強化指數n′=0.15Nf為疲勞壽命,則2Nf為反向次數。
當σb/E≤0.003時(shí),F=1;當σb/E>0.003時(shí),F=1.375-125σb/E。這里σb/E≤0.003,所以F=1.0。
根據公式(1)可以得到如圖3所示的應變壽命關(guān)系。
根據所測4種工況載荷譜,結合圖3所示的材料疲勞特性,針對測點(diǎn)B,采用局部應力應變法對其疲勞壽命Li(i=1,2,3,4),及相對工況1(試驗場(chǎng)工況)疲勞壽命L1進(jìn)行計算,如1所示。
減震器垂直載荷與其支座應變對比分析從前面的研究發(fā)現,減震器損壞會(huì )使減震器支座的疲勞壽命下降99%還多。對于雙向筒式減震器,它不僅在拉伸行程起到減小汽車(chē)垂直方向沖擊載荷的幅值的作用,而且在壓縮行程也起作用。如果是在壓縮行程失效造成支座疲勞壽命下降,可以通過(guò)提高彈簧的剛度等方法來(lái)提高其疲勞壽命;如果是拉伸行程造成的,可以通過(guò)調節減振器阻尼系數的方法解決上述問(wèn)題。從理論上講,應該是拉伸行程是造成的疲勞壽命下降的主要原因,因為壓縮行程起主要作用的是彈簧,而不是減震器,為了對這一問(wèn)題得到進(jìn)一步證實(shí),需要對支座的應變與減震器的垂直載荷進(jìn)行對比分析。
結論通過(guò)以上分析,可以得到如下結論:(1)汽車(chē)在試驗場(chǎng)根據規范進(jìn)行的可靠性試驗,對減震器支座造成的疲勞損傷,要小于實(shí)際使用條件下減震器支座的疲勞損傷。這說(shuō)明,在某些情況下,盡管汽車(chē)的可靠性滿(mǎn)足國家試驗規范要求,但不一定滿(mǎn)足用戶(hù)的實(shí)際使用要求,因而在汽車(chē)設計過(guò)程中,需要對用戶(hù)的實(shí)際使用需求進(jìn)行調查試驗,不應把滿(mǎn)足使用規范作為最高準則。(2)汽車(chē)行駛過(guò)程中,輪胎氣壓、減震器的狀況會(huì )對減震器支座的疲勞壽命有較大影響,應該使汽車(chē)在輪胎規定氣壓下行駛。(3)減震器的損壞會(huì )對支座的疲勞壽命造成致命的影響,其疲勞壽命會(huì )比正常使用條件下降99%還多,因而在使用過(guò)程中減震器損壞后要及時(shí)更換。
測試數據的處理及分析對減震器支座的應變信號進(jìn)行雨流計數,結合對其材料疲勞特性的估計,對不同工況下的疲勞壽命進(jìn)行預測;對減震器垂直載荷與其支座應變進(jìn)行對比分析,以分析減震器上載荷與其支座的關(guān)系。
疲勞壽命的計算減震器支座所用材料St13,及其基本特性(抗拉強度)為270-370MPa,這里取其平均值σb=320MPa,由于所用材料為低合金鋼,對其應變疲勞特性按文獻給出的方法進(jìn)行估計如下。
εta=εea+εpa(1)這里,εta為總應變幅,εea為彈性應變幅,εpa為塑性應變幅。
式(1)中,εea=σf′(2Nf)b/Eεpa=ef′(2Nf)cE=210000MPa疲勞強度系數σf′=1.5σb疲勞強度指數b=-0.087疲勞延性系數ef=0.59F疲勞延性指數c=-0.58循環(huán)強化系數K′=1.65σb循環(huán)強化指數n′=0.15Nf為疲勞壽命,則2Nf為反向次數。
當σb/E≤0.003時(shí),F=1;當σb/E>0.003時(shí),F=1.375-125σb/E。這里σb/E≤0.003,所以F=1.0。
根據公式(1)可以得到如圖3所示的應變壽命關(guān)系。
根據所測4種工況載荷譜,結合圖3所示的材料疲勞特性,針對測點(diǎn)B,采用局部應力應變法對其疲勞壽命Li(i=1,2,3,4),及相對工況1(試驗場(chǎng)工況)疲勞壽命L1進(jìn)行計算,如1所示。
減震器垂直載荷與其支座應變對比分析從前面的研究發(fā)現,減震器損壞會(huì )使減震器支座的疲勞壽命下降99%還多。對于雙向筒式減震器,它不僅在拉伸行程起到減小汽車(chē)垂直方向沖擊載荷的幅值的作用,而且在壓縮行程也起作用。如果是在壓縮行程失效造成支座疲勞壽命下降,可以通過(guò)提高彈簧的剛度等方法來(lái)提高其疲勞壽命;如果是拉伸行程造成的,可以通過(guò)調節減振器阻尼系數的方法解決上述問(wèn)題。從理論上講,應該是拉伸行程是造成的疲勞壽命下降的主要原因,因為壓縮行程起主要作用的是彈簧,而不是減震器,為了對這一問(wèn)題得到進(jìn)一步證實(shí),需要對支座的應變與減震器的垂直載荷進(jìn)行對比分析。
結論通過(guò)以上分析,可以得到如下結論:(1)汽車(chē)在試驗場(chǎng)根據規范進(jìn)行的可靠性試驗,對減震器支座造成的疲勞損傷,要小于實(shí)際使用條件下減震器支座的疲勞損傷。這說(shuō)明,在某些情況下,盡管汽車(chē)的可靠性滿(mǎn)足國家試驗規范要求,但不一定滿(mǎn)足用戶(hù)的實(shí)際使用要求,因而在汽車(chē)設計過(guò)程中,需要對用戶(hù)的實(shí)際使用需求進(jìn)行調查試驗,不應把滿(mǎn)足使用規范作為最高準則。(2)汽車(chē)行駛過(guò)程中,輪胎氣壓、減震器的狀況會(huì )對減震器支座的疲勞壽命有較大影響,應該使汽車(chē)在輪胎規定氣壓下行駛。(3)減震器的損壞會(huì )對支座的疲勞壽命造成致命的影響,其疲勞壽命會(huì )比正常使用條件下降99%還多,因而在使用過(guò)程中減震器損壞后要及時(shí)更換。