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汽车耐久分析解决方案
2020-03-14 00:53:24· 来源：技术邻
昨天疲劳分析的意义随着材料性能和结构设计水平的不断提升，当今制造业的设计理念已经超越了早期的结构安全性范畴，往往在强度满足需求的同时，更多的需要考虑结
疲劳分析的意义
随着材料性能和结构设计水平的不断提升，当今制造业的设计理念已经超越了早期的结构安全性范畴，往往在强度满足需求的同时，更多的需要考虑结构的疲劳效应，据统计，现代结构断裂失效案例中，超过90%都与材料的疲劳相关，因此，在今天高速和大功率化的新产品开发制造中，其疲劳强度或疲劳寿命的设计非常重要，并且往往需要同时进行相应的试验研究和验证。
疲劳分析的基本流程
疲劳分析一般都采用如下所述的分析流程
疲劳分析有三个要素，载荷、几何以及材料数据，载荷历程可根据试验或者多体动力学分析获得，用于具体分析区域的加载。几何模型是疲劳分析的基础，可通过ABAQUS，ANSYS，NASTRAN等多种有限元软件建模分析，用于确定边界载荷与结构内部响应的相对关系，fe-safe软件可以和大多数的有限元软件做接口，利用其有限元计算结果进行疲劳分析。这里的材料不同于有限元计算所需的力学属性，而是通过大量试验获得的疲劳数据，一般是S-N曲线或者E-N曲线，这些数据是疲劳分析的理论依据，fe-safe提供了大量的材料数据库，对常用材料做了精确的总结，也支持用户自定义材料，实现新材料的分析。
在疲劳分析中这三要素缺一不可，也直接影响着疲劳分析结果的准确性。
车桥耐久分析解决方案
一般来说，对于一个汽车车身或者零部件的疲劳分析是一个系统性的工程，一般需要经历以下几个阶段。
3.1 试验数据采集
汽车整车的耐久性试验一般需要在耐久实验路上进行，其路面类型主要有：比利时路、扭曲路、坑洼路、搓板路、混凝土凸块路、横枕木路、盐水路、泥泞路、铸铁饼路、石块路、卵石路、沥青混凝土路，水泥混凝土路等，常见的采集点如下图所示。
3.2 试验数据的处理
由于试验条件和设备等原因，一般试验获得的数据会包含大量的噪声，这些误差有可能会导致最终的分析出现比较大的偏差，因此在分析之前，需要对这些信号进行处理，消除噪声和不合理的区域，大致包括下列的处理手段。
消除毛刺：信号的某个值明显高于或者低于平均值的时候，就会出现毛刺现象，一般是测试设备异常形成的，在数据使用过程中，需要对这种数据进行处理。
消除偏移：测试的数据平均值整体偏离正确的物理值，这种错误需要减去平均值进行修正。
消除漂移：测试的数据平均值偏移出“0”线，从而导致漂移，一般是测试设备或者传感器异常导致的。
3.3 有限元分析
疲劳分析是建立在有限元计算结果的基础上的，因此需要预先进行有限元应力分析，一般包括：
①静力学分析
主要计算激励对结构造成的稳定响应，fe-safe能够读取市面上绝大多数的有限元软件的应力结果。
②动力学分析
一些特殊情况下，需要将结构的动力学结果直接当作疲劳载荷分析疲劳寿命，这时候就需要进行动力学响应分。Fe-safe可以分析载荷作用下构件或结构的动力学响应，计算结构的振动疲劳寿命，包括稳态响应，随机响应和PSD。
③多体动力学分析
当我们的道路试验采集的载荷谱并不是直接施加在分析结构上的时候，就需要将载荷进行分解，常用的方法就是采用多体动力学分析载荷的传递方向，根据结果进行分解。
3.4 疲劳分析类型
①结构疲劳分析
通过读取有限元分析结果进行计算，fe-safe可以自动搜索结构中受力较为集中的热点（hotpoint），帮助我们对热点进行重点分析和重新设计。
②焊接疲劳分析
汽车结果中焊接件较多，焊接结构的静强度一般和母材一致，但其疲劳寿命远小于母材，因此需要对焊接结构进行重点的分析。Fe-safe提供两种分析焊接疲劳的方法，BS5400方法和verity方法，具有业内公认的精度和权威性。
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