广告
扭转梁疲劳分析方法
2018-06-26 11:48:47· 来源：上汽安全与CAE技术
扭转梁是一种典型的半独立悬架，主要连接车身，减震器，弹簧及后芯轴，主要功能是传递悬架载荷，支撑弹簧、减震器、后芯轴、制动管路，并满足几何学和弹性运动的要求。
扭转梁是一种典型的半独立悬架，主要连接车身，减震器，弹簧及后芯轴，主要功能是传递悬架载荷，支撑弹簧、减震器、后芯轴、制动管路，并满足几何学和弹性运动的要求。
▲ 扭转梁结构
扭转梁结构虽然简单，但是受力复杂：左右轮心作用相互影响，常见扭转梁变形模式为扭转和弯曲。这两种模式下，扭转梁分别会出现不一样的失效模式。在整车开发周期中，扭转梁常见的疲劳分析方法有准静态法，瞬态分析法，频率分析法三种。
▲ 扭转梁后桥
▲ 扭转梁CAE模型
1准静态分析法
准静态法是表示扭转梁快速通过惯性释放法，确定应力分布和相应的损伤。不管是项目前期的静态工况还是动载工况评估，都可以用准静态方法快速确定扭转梁损伤。
静态工况即在扭梁各硬点加载恒定幅值力，若干单工况评价扭转梁耐久状态，一般用于扭转梁概念阶段发布。动载工况即通过单位力准静态评估应力，再通过动态载荷线性叠加确定最后损伤，用于扭转梁软模及硬模阶段发布。
▲ 准静态分析法
2瞬态分析法
瞬态分析法是指当路面激励频率大于扭转梁固有频率三分之一时，扭转梁疲劳需考虑动载激励共振耐久加剧的影响。瞬态分析法可分为直接法和模态叠加法。直接法是在扭转梁受载工况中加载时间历程，并计算时间历程下每个时间点的应力状态，并进一步做疲劳计算。这种方法应力评估计算时间长，计算文件大的问题。
模态叠加法即可解决计算时间的问题，模态叠加法是通过先计算扭转梁自由模态及模态应力，与每条路面每个硬点通道激励下的模态坐标位移，再在疲劳软件做计算叠加，得到考虑振动的疲劳损伤。目前该方法在识别焊缝风险区域效果较好。
▲ 一阶扭转应力
▲ 二阶弯曲应力
3频率分析法
频率分析法是指扭转梁考虑路面激励下的频率响应，并基于功率谱密度函数对载荷时间历程扫描，并与模态应力作疲劳评估。该方法相比模态叠加法有更高的效率，但是随机载荷的动力响应未完成整个瞬态分析。对于扭转梁对左右轮心相位十分敏感，如果采用扫频PSD谱法，容易遗漏部分关键信号，在扭转梁上疲劳评估精度不如模态叠加法。
▲ 频响曲线
准静态法、瞬态分析法、频率分析法三种方法依据载荷类型不同而区分，不同方法有着不同的效率和计算范围。当扭转梁固有频率大于路面激励3倍时，准静态法即可满足耐久精度的要求。而当固有频率小于路面激励的3倍时，需要瞬态分析法和频率分析法对扭转梁焊缝疲劳精度做进一步修正。
▲ 扭转梁结构
扭转梁结构虽然简单，但是受力复杂：左右轮心作用相互影响，常见扭转梁变形模式为扭转和弯曲。这两种模式下，扭转梁分别会出现不一样的失效模式。在整车开发周期中，扭转梁常见的疲劳分析方法有准静态法，瞬态分析法，频率分析法三种。
▲ 扭转梁后桥
▲ 扭转梁CAE模型
1准静态分析法
准静态法是表示扭转梁快速通过惯性释放法，确定应力分布和相应的损伤。不管是项目前期的静态工况还是动载工况评估，都可以用准静态方法快速确定扭转梁损伤。
静态工况即在扭梁各硬点加载恒定幅值力，若干单工况评价扭转梁耐久状态，一般用于扭转梁概念阶段发布。动载工况即通过单位力准静态评估应力，再通过动态载荷线性叠加确定最后损伤，用于扭转梁软模及硬模阶段发布。
▲ 准静态分析法
2瞬态分析法
瞬态分析法是指当路面激励频率大于扭转梁固有频率三分之一时，扭转梁疲劳需考虑动载激励共振耐久加剧的影响。瞬态分析法可分为直接法和模态叠加法。直接法是在扭转梁受载工况中加载时间历程，并计算时间历程下每个时间点的应力状态，并进一步做疲劳计算。这种方法应力评估计算时间长，计算文件大的问题。
模态叠加法即可解决计算时间的问题，模态叠加法是通过先计算扭转梁自由模态及模态应力，与每条路面每个硬点通道激励下的模态坐标位移，再在疲劳软件做计算叠加，得到考虑振动的疲劳损伤。目前该方法在识别焊缝风险区域效果较好。
▲ 一阶扭转应力
▲ 二阶弯曲应力
3频率分析法
频率分析法是指扭转梁考虑路面激励下的频率响应，并基于功率谱密度函数对载荷时间历程扫描，并与模态应力作疲劳评估。该方法相比模态叠加法有更高的效率，但是随机载荷的动力响应未完成整个瞬态分析。对于扭转梁对左右轮心相位十分敏感，如果采用扫频PSD谱法，容易遗漏部分关键信号，在扭转梁上疲劳评估精度不如模态叠加法。
▲ 频响曲线
准静态法、瞬态分析法、频率分析法三种方法依据载荷类型不同而区分，不同方法有着不同的效率和计算范围。当扭转梁固有频率大于路面激励3倍时，准静态法即可满足耐久精度的要求。而当固有频率小于路面激励的3倍时，需要瞬态分析法和频率分析法对扭转梁焊缝疲劳精度做进一步修正。
- 下一篇：小型车质量排名前三解读
- 上一篇：高速公路自动驾驶测试该不该放开？
广告 
广告
最新资讯
-
荷兰Zepp氢燃料电池卡车-Europa
2024-12-22 10:13
-
NCACFE -车队油耗经济性报告（2024版）
2024-12-22 10:11
-
R54法规对商用车轮胎的要求（上）
2024-12-22 10:10
-
蔚来ET9数字架构解析
2024-12-22 09:53
-
4G/5G网络新时代的高效紧急呼叫系统NG-eCal
2024-12-20 22:33
广告
广告
