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基于RADIOSS的制动盘防尘罩随机振动疲劳寿命 对比分析

作者:Simwe    来源:Altair    发布时间:2014-02-26    收藏】 【打印】  复制连接  【 】 我来说两句:(0逛逛论坛

成亚南 王峰 史建鹏

东风汽车公司技术中心 武汉430056

摘要:车辆在行驶过程中所受载荷随机多变,车辆结构的振动疲劳问题越来越受到关注。本文结合实际工程项目,首先利用RADIOSS求解器对制动盘防尘罩及降成本预案进行了模态应力及频率响应分析,接着对其进行振动疲劳寿命数值模拟。对比仿真结果表明,应用此方法可以有效指导设计人员进行方案的选定。实车耐久试验表明,应用此方法可以准确有效的预测防尘罩疲劳寿命薄弱部位,为今后其他零部件及总成相关分析指明了方向。

关键词:随机振动 RADIOSS 防尘罩 疲劳寿命 耐久试验

0引言

由于工业、交通和国防技术的需要,结构疲劳技术及后来发展的断裂力学已在航空、航天、能源、交通、建筑、化工等领域得到深人的发展和广泛应用。现在,我们又注意到在结构疲劳破坏中包含的一类重要问题,那就是如果交变载荷的频率与结构的某一和某几阶共振频率一致或相接近时,结构将会发生共振,这时一定的激励将会产生更大的响应,以致更加易于产生破坏。问题涉及到结构共振响应,显然需要利用结构动力学技术加以研究,从而可以揭示一些与结构动态特性有关的规律,这一问题称为振动疲劳或动态疲劳问题。

振动疲劳是结构所受动态交变载荷(如振动、冲击、噪声载荷等)的频率分布与结构固有频率分布具有交集或相接近,从而使结构产生共振所导致的疲劳破坏现象,也可以直接说成是结构受到重复载荷作用激起结构共振所导致的疲劳破坏。

车辆在行驶过程中所受载荷随机多变,车辆结构的振动疲劳问题日益受到重视。由振动载荷造成的破坏形式主要有三种:一为共振导致的结构破坏;二为最大响应超过结构危险点的临界值而引起的破坏;三为结构损伤的累积而引起的破坏。其中累积疲劳损伤破坏是车辆构件失效的主要原因。

本文采用数值分析方法,通过动力学仿真计算,得到结构在频域上的动应力响应功率谱密度函数,应用Dirlik法来预测雷达罩的振动疲劳寿命。

1随机振动疲劳寿命理论

随机载荷的长期作用会使结构产生随机疲劳。一般的随机载荷,其应力幅值和平均应力都是随机变化的,而宽带随机振动比窄带随机振动的疲劳计算更复杂,通常采用计数法得到应力的幅值概率密度函数。最常用的方法是窄带法、Wirsching法和Dirlik法。

Dirlik方法是基于计算机仿真技术提出的,将概率密度函数定义为一个经验封闭表达式,实际的工程应用证明这是至今为止最好的方法。Dirlik在已知结构的应力响应功率谱密度前提下,利用Monte-Carlo模拟计算生成伪应力-时间历程,再用雨流循环计数法处理得到如下应力幅值概率密度函数,它适用于任何类型功率谱。

式中,S为应力水平,N为该应力水平下疲劳失效总循环次数,和分别为材料常数。假如应力幅值概率密度函数已知,基于名义应力法和Miner假设得疲劳损伤:

2防尘罩振动疲劳分析

2.1项目介绍

某平台乘用车制动盘防尘罩为沿用件,原件包含加强板。如下图1所示。通过分析其他竞品车防尘罩,设计工程师考虑通过取消加强板达到降成本目的,看方案是否可行。

2.2有限元模型

利用HyperMesh软件进行网格划分。钣金件用pshell单元进行模拟,焊点采用Cweld单元进行模拟。模型如图2所示。有限元模型共包括单元20900个壳单元,三角形比例小于5%,9个焊点单元。

 
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