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铸造残余应力对铝合金副车架疲劳寿命的影响

2018-07-18刘金水雷衡兵高文理刘后尧吴湛方蒲全付

湖南大学学报·自然科学版 2018年6期
关键词:疲劳寿命

刘金水 雷衡兵 高文理 刘后尧 吴湛方 蒲全付

摘 要:运用ProCast软件对真空压铸铝合金副车架进行铸造工艺仿真,得到副车架的残余应力场. 通过中间文件把残余应力作为初始条件加载到副车架力学分析有限元模型上,利用HyperMesh、ABAQUS、Fe-Safe等软件对副车架进行疲劳寿命分析.结果显示残余应力使纵向工况、侧向工况、垂向工况中的疲劳寿命分别降低了48%、71.3%、32.5%. 对副车架进行台架试验,结果表明:考虑了残余应力的疲劳仿真结果更接近台架试验结果,并且该铝合金副车架的性能指标符合实际使用要求.因此考虑了残余应力的疲劳仿真对真空压铸铝合金副车架的生产更具指导意义.

关键词:铝合金副车架; 铸造数值模拟; 残余应力; 疲劳寿命

中图分类号:TG249.3文献标志码:A

Abstract:The residual stress field of aluminum alloy sub-frame was obtained through its casting process simulation by the software ProCast. Then, the residual stresses were loaded into the finite element model of aluminum alloy sub-frame for the mechanical analysis through the intermediate files as the initial condition. The fatigue life of the sub-frame was analyzed by using HyperMesh,ABAQUS,Fe-Safe and so on.The results showed that the residual stress decreased the working life in the longitudinal, lateral and vertical conditions by 48%, 71.3% and 32.5%, respectively.A bench test on the sub-frame was also performed. The results showed that the fatigue simulation results of residual stress were closer to the results of the bench test, and the performance index of the aluminum sub-frame satisfied the practical requirements.Therefore, the fatigue simulation considering the residual stress provides significance for the vacuum die casting aluminum alloy sub-frame production.

Key words:aluminum alloy sub-frame;casting numerical simulation; residual stress;fatigue lifetime

隨着人们对汽车工业轻量化认知的不断深入,越来越多的汽车零部件使用轻质材料.目前使用最多的轻质材料是铝合金[1] ,在此背景下铝合金副车架得到了前所未有的发展.国外运用铝合金副车架的车企有大众、奥迪、奔驰、路虎等,国内有广汽运用高真空压铸造工艺生产出了铝合金副车架并已量产[2] .李新君等运用数值模拟与实验相结合的方式研发了内高压成形铝合金副车架[3];华南理工大学的陈琛运用数值模拟与有限元仿真技术对副车架的结构进行优化设计,在达到减重目的的同时也满足了副车架的性能要求[4];孙珏、许善新等研究开发了挤压铸造生产副车架的工艺[5];华……

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