动力总成安装支架焊接疲劳寿命预测

传统汽车动力总成的安装支架包含冲压金属件或薄板金属件，通过焊接的方式连接在汽车上。安装支架在汽车运行过程中需要承受动力总成和路面不平带来的变负荷冲击。在此冲击下，往往会造成安装支架的断裂，而断裂是否发生完全取决于焊接点的焊接强度。若能对焊接点的断裂进行预测，即实现安装支架疲劳寿命的预测，则能够在早期设计阶段满足汽车安全性要求。在过去的30年里，基于有限元方法开发了多种用于薄板焊接结构疲劳寿命计算的预测方法。然而，这些预测方法只适用于理想的负荷条件下，应用范围十分有限。若将这些预测方法应用到真实焊接结构和负荷条件下，则预测精度还需要提高。

预测结果与真实结果存在差异主要缘于，焊接往往造成焊接处附近区域内产生局部拉伸和残余应力，使焊接处材料的机械特性发生改变。因而，对焊接处进行有限元分析时，必须考虑这些因素产生的影响。以商用车动力总成安装支架为例，在进行疲劳寿命预测前，必须得知动力总成安装支架所承受的变负荷，由此确定焊接处的应力分布。通过安装在汽车上的三轴加速器确定安装支架上的变负荷。采用商业化软件MSC/Nastran通过叠加法，考虑焊接处的局部拉伸和残余应力，对安装支架进行模态和瞬态分析，并计算相应的模态应力和模态参数，依次确定安装支架的疲劳寿命。将预测结果与台架测试结果对比，发现两者表现出良好的相关性，不仅对疲劳寿命的预测结果相同，对断裂发生位置的预测结果也相同。

Edinilson Alves Costa et al.SAE 2016-36-0149.

编译：李臣