[发明专利]一种汽车悬臂结构件振动疲劳分析的方法

说明书

本发明涉及汽车检测领域，尤其涉及一种汽车悬臂结构件振动疲劳分析的方法。一种汽车悬臂结构件振动疲劳分析的方法，汽车悬臂结构件振动疲劳分析的方法包括以下步骤：步骤一：有限元建模及模型置信度验证；步骤二：耐久振动信号采集及处理；步骤三：共振规避；步骤四：振动疲劳寿命CAE分析。能有效预测新开发悬臂结构件的振动疲劳寿命，具有较高的精度。相比传统的“结构设计‑试验验证‑结构改进‑再试验”的耐久性开发流程很大程度上提升了效率并节约了大量的重复试验费用。

技术领域

本发明涉及汽车检测领域，尤其涉及一种汽车悬臂结构件振动疲劳分析的方法。

背景技术

汽车行驶中路面的随机激励会引起结构的强迫振动，汽车构件开裂损坏的情况中，大部分是疲劳损坏，悬臂结构件的振动疲劳失效尤为突出。而载荷的累积效应是产生疲劳损坏的主要原因，因此结构的疲劳力学性能至关重要，特别是对路面激励比较敏感的悬臂类构件在前期开发过程中进行疲劳耐久分析显得尤为重要。

悬臂结构件疲劳耐久分析的本质就是考察在实际工况下载荷的累积破坏是否小于设计要求。目前已有的悬臂结构件疲劳耐久分析方法是在所承载部件的重心处施加各种设计工况下的静态载荷(通常施加重力场计算循环次数)，进行疲劳耐久CAE分析。目前疲劳耐久分析方法及开发流程存在以下局限性：

第一，载荷不合理，分析工况凭经验设定，载荷合理性难以把握。

第二，没有考虑振动的因素，只能通过静态分析近似类推振动疲劳寿命。由于悬臂结构其自身固有频率相对较低，路面激励峰值频率一般出现在低频，因此很容易与发动机怠速激励、路面激励等产生共振，从而加剧失效。而现有的分析方法恰恰没有考虑振动的因素，仅是从提升静态强度的安全系数来粗略保障其疲劳耐久性能，因此，现有方法的分析误差较大，合理性不足。

第三，目前的汽车可靠性及耐久性开发流程(结构设计-试验验证-结构改进-再试验)是很原始的一种试错的方法，在取得好的效果前，已经延误了产品的开发节点，提高了开发成本，极大削弱了产品的竞争力。

基于上述情况，本发明给出了一种汽车悬臂结构件振动疲劳分析的方法。该方法以与试验测试模态对标准确的有限元模型为基础，频率响应分析获取单位激励的应力结果，再施加测试获取的各种试验路面的加速度功率谱密度为激励，结合材料的SN曲线，通过损伤累积的原理计算分析得更符合实际路试状态下的汽车悬臂结构件的疲劳寿命，精度较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种汽车悬臂结构件振动疲劳分析的方法。

为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：

一种汽车悬臂结构件振动疲劳分析的方法，汽车悬臂结构件振动疲劳分析的方法包括以下步骤：

步骤一：有限元建模及模型置信度验证；

步骤二：耐久振动信号采集及处理；

步骤三：共振规避；

步骤四：振动疲劳寿命CAE分析。

所述步骤一中有限元建模及模型置信度验证为：采用整体式建模思路，悬臂结构承载件和所承载部件共同参与分析，并对结构件建立详细网格模型。将有限元模态分析的结果与实物的模态测试结果进行对比，各阶有限元分析模态都能在测试模态结果中找到相对应的模态，且频率和振型基本吻合，说明该有限元模型的已经具有较高可信度，为后续疲劳寿命分析提供模型基础。

所述步骤二中耐久振动信号采集及处理的方法为：对耐久试验道路单个循环中每个路面的振动激励信号进行采集，在悬臂结构的安装点位置布置加速度传感器，测量三向(X\Y\Z)的加速度时域信号，并进行数据处理，调整及去除不合理的数据(漂移、毛刺等)，将采集到的各种试验路面的时域信号通过傅里叶变换，转化为加速度功率谱密度，作为振动疲劳分析的激励条件。