黄海波 陈星欣 翁胜峰

宁波大学,宁波,315211

0 引言

随着汽车工业的发展,在轻量化设计的同时,对汽车的安全性和可靠性要求越来越高,这就需要一种快速有效的系统级零部件疲劳分析设计方法来缩短产品的设计周期,进而降低开发成本,提高市场竞争力。传统的试验场道路耐久性试验和室内台架试验耗时长,成本高[1-2],同时在概念设计阶段也无法进行实物的耐久性物理试验。传统的疲劳耐久有限元分析的应力应变时间历程是基于线弹性的材料模型来获得的,这与实际的材料特性不符合,导致疲劳寿命误差较大[3]。疲劳寿命的评估精度除了依赖于材料疲劳性能数据、疲劳损伤模型外,还依赖于试件在真实路况下的随机载荷谱和准确的应力应变响应。

转向节是汽车悬架的重要部件之一,承受转向轮的负载以及路面传递来的冲击,同时还承受来自转向器的转向力,实现转向功能,对其强度、抗冲击性以及可靠性方面都有很高的要求。本文结合多体系统动力学、有限元方法以及疲劳损伤计算中的应力场强法理论,充分考虑各个系统部件的非线性特性、边界条件和实际的材料特性,计算了某商用车双横臂悬架转向节的疲劳寿命,为汽车部件的疲劳寿命预测及改进提供了方法和借鉴。

图1 悬架系统各部件及约束位置

1 悬架系统建模

1.1 悬架系统虚拟样机建模

本文研究对象为双横臂扭杆弹簧式悬架系统,如图1所示。利用三维造型软件建立数字模型并导入多体动力学软件中。……