[发明专利]基于SDAS分布的转向节疲劳耐久仿真分析方法与装置

权利要求书

1.一种基于SDAS分布的转向节疲劳耐久仿真分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过对转向节样棒的材料试验获得不同SDAS水平下的材料机械性能与疲劳性能，建立基于SDAS的转向节材料模型；

基于转向节的实体模具建立转向节工艺仿真网格模型，进行转向节铸造过程工艺仿真分析，将SDAS分布的工艺仿真结果与转向节生产样品的试验测试实测结果对标；

基于SDAS分布的工艺仿真结果，获取转向节数模造型数据，建立有限元网格模型；

将SDAS分布的工艺仿真结果映射到结构强度仿真模型，并设置所述转向节材料模型及相关材料属性，使转向节材料机械性能在空间上连续分布，进行转向节应力应变分析得到应力应变结果；

将SDAS分布的工艺仿真结果映射到疲劳分析模型，并设置不同SDAS下的SN曲线，进行疲劳寿命分析。

2.根据权利要求1所述的基于SDAS分布的转向节疲劳耐久仿真分析方法，其特征在于，

所述获得不同SDAS水平下的材料机械性能包括如下步骤：从转向节不同部位或不同壁厚位置取疲劳样棒；对疲劳样棒进行表面打磨处理；在电液伺服疲劳试验机上进行拉压疲劳实验，

所述建立基于SDAS的转向节材料模型包括如下步骤：作为所述疲劳性能的表征参数，获得疲劳样棒在不同应力下的材料的疲劳寿命；对疲劳样棒进行金相组织分析，获得不同疲劳样棒的SDAS值；通过数据处理建立疲劳寿命与SDAS、应力的对应方程，通过计算获得不同SDAS下的材料S-N曲线，所述S-N曲线的方程为：

，

其中，N为材料的疲劳寿命，N₀为初始寿命；S为应力水平；a、b、c、d、e、f、g均为拟合常数。

3.根据权利要求1所述的基于SDAS分布的转向节疲劳耐久仿真分析方法，其特征在于，所述进行转向节铸造过程工艺仿真分析包括如下步骤：对所述转向节工艺仿真网格模型模拟铸造过程，得出铸件凝固过程的温度场分布，其中，根据SDAS控制方程，利用仿真计算所得到的铸件温度演变过程，计算得出铸件SDAS值的分布；获得铸件的网格信息以及节点的SDAS分布数据用于结构强度仿真，所述SDAS控制方程为：

，

其中，M为材料相关的常数，t_f为凝固时间。

4.根据权利要求3所述的基于SDAS分布的转向节疲劳耐久仿真分析方法，其特征在于，关于A356系铝合金的常数M=680，t_f=t_start-t_end为铝合金从液相线温度到共晶线温度的时间，其中t_end比共晶线温度高1℃。

5.根据权利要求3所述的基于SDAS分布的转向节疲劳耐久仿真分析方法，其特征在于，所述将SDAS分布的工艺仿真结果与转向节生产样品的试验测试实测结果对标包括如下步骤：对转向节生产样品进行金相检测，并使用线性截距法在同一转向节生产样品上取得的不同金相照片上分别测取多个位置的SDAS值，取均值作为该部位的SDAS，重复进行所需部位的测量，得出铸件不同位置的SDAS值实测值分布；采用与生产相同的工艺参数进行工艺仿真，得出铸件不同位置的SDAS值预测值分布，针对不同位置的样本点进行分别对标，得出SDAS值对标结果。

6.根据权利要求5所述的基于SDAS分布的转向节疲劳耐久仿真分析方法，其特征在于，进行多款产品多个位置的SDAS值对标工作，根据对标结果对工艺仿真模型中的边界条件和/或界面条件进行优化，使仿真结果与实测结果一致。

7.根据权利要求5所述的基于SDAS分布的转向节疲劳耐久仿真分析方法，其特征在于，在所述将SDAS分布的工艺仿真结果映射到结构强度仿真模型中，将与SDAS值相关的材料机械性能与SDAS分布映射到结构强度仿真模型，所述与SDAS相关的材料机械性能的参数包括SDAS值、弹性模量、屈服强度、抗拉强度、延伸率以及工程应力和应变曲线。