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不完全統(tǒng)計(jì)，汽車上通過懸臂結(jié)構(gòu)安裝的懸掛件達(dá)數(shù)十種之多。單就前艙而言，就有多達(dá)十幾個(gè)（根據(jù)各車型布置不同有差異），如：發(fā)動(dòng)機(jī)、SCS(ABS)、蓄電池、警示喇叭、洗滌壺、膨脹水壺、ECU、大燈、TCU、冷凝器總成及保險(xiǎn)絲盒等等（下圖所示前艙部分懸臂支撐結(jié)構(gòu)）。其它如天窗，油箱等等。 目前對于懸掛件的疲勞耐久性能主要有兩種評價(jià)方法：靜強(qiáng)度分析和振動(dòng)疲勞分析。本文簡單介紹一下靜載和振動(dòng)疲勞的分析方法及在汽車研發(fā)中的運(yùn)用（本文中的疲勞僅指金屬材料的疲勞）。 靜強(qiáng)度分析 根據(jù)金屬疲勞定義：疲勞是指材料或者零構(gòu)件在交變載荷作用下，在一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過程。在這個(gè)過程中金屬材料均產(chǎn)生了不同程度的變形，而疲勞的產(chǎn)生就是這些變形導(dǎo)致的。同時(shí)根據(jù)疲勞產(chǎn)生過程，裂紋的形成或者說初始裂紋的產(chǎn)生，主要有零件應(yīng)力集中和材料本身的缺陷兩種。 靜強(qiáng)度分析一般認(rèn)為結(jié)構(gòu)不會發(fā)生共振，在依據(jù)經(jīng)驗(yàn)制定的標(biāo)準(zhǔn)載荷作用下，來考查零件的耐久性能。所以靜強(qiáng)度分析的同時(shí)對結(jié)構(gòu)模態(tài)也會進(jìn)行限制，結(jié)構(gòu)最低階固有振動(dòng)頻率要求避開路面載荷共振頻率。理論上當(dāng)靜應(yīng)力小于強(qiáng)度極限時(shí)，不會發(fā)生破壞；小于材料疲勞強(qiáng)度極限不會產(chǎn)生耐久問題，但是靜強(qiáng)度分析本身存在以下的問題： * 靜強(qiáng)度工況載荷是依據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)制定，主要與結(jié)構(gòu)質(zhì)量相關(guān)，忽略了結(jié)構(gòu)所在的位置，結(jié)構(gòu)自身的剛度對載荷的影響。按照統(tǒng)一的載荷，難以對結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確的定量分析。 振動(dòng)疲勞分析 振動(dòng)疲勞是結(jié)構(gòu)所受動(dòng)態(tài)交變載荷（如振動(dòng)、沖擊等）的頻率分布與結(jié)構(gòu)固有頻率分布具有交集或相近，從而使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振所導(dǎo)致的疲勞破壞現(xiàn)象，也可以直接說成是結(jié)構(gòu)受到重復(fù)載荷作用激起結(jié)構(gòu)共振所導(dǎo)致的疲勞破壞[1] 振動(dòng)分析分為時(shí)域振動(dòng)分析和頻域振動(dòng)分析，實(shí)際中因?yàn)闀r(shí)域振動(dòng)分析計(jì)算效率低下，一般都是通過傅里葉變換將時(shí)域信號轉(zhuǎn)化為頻域分布函數(shù)即功率譜密度函數(shù)（PSD）進(jìn)行頻率響應(yīng)分析。 工程應(yīng)用 汽車在行駛過程中主要受到：加速與制動(dòng)力（X-縱向力）、轉(zhuǎn)向力（Y-側(cè)向力）及路面激勵(lì)上下跳動(dòng)力（Z-垂直力）；同時(shí)還受到來自發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)激勵(lì)。 振動(dòng)疲勞分析：首先需要采集懸掛件相關(guān)位置典型試驗(yàn)路面的三向加速度信號作為激勵(lì)信號形成PSD，然后將頻率響應(yīng)分析輸出的應(yīng)力頻響函數(shù)和PSD及材料疲勞曲線疊加計(jì)算疲勞性能，要求累積損傷要滿足使用壽命的要求，分析過程簡示如下： 以某車型蓄電池安裝結(jié)構(gòu)為例，屬于典型的懸掛件安裝方式，分別用靜強(qiáng)度分析及振動(dòng)疲勞分析的結(jié)果如下： 根據(jù)分析結(jié)果，靜強(qiáng)度分析應(yīng)力最大位置在支架與托盤的連接孔周圍，而實(shí)際失效位置在縱梁側(cè)與支架連接孔處，這與振動(dòng)疲勞的分析結(jié)果一致。 本文簡單介紹了靜強(qiáng)度分析和振動(dòng)疲勞分析的差異和兩種方法在汽車研發(fā)中的應(yīng)用，相對而言，振動(dòng)疲勞由于其激勵(lì)信號源自實(shí)際路面，同時(shí)考慮了結(jié)構(gòu)本身的共振影響，能夠更有效的預(yù)測風(fēng)險(xiǎn)；但是由于振動(dòng)疲勞需要采集實(shí)車相關(guān)位置加速度信號，更適合在項(xiàng)目后期進(jìn)行系統(tǒng)的全面評估，而靜強(qiáng)度分析則相對簡單高效，可以在研發(fā)前期對工程設(shè)計(jì)進(jìn)行初步的評價(jià)考核，消除應(yīng)力集中區(qū)域，提高耐久性能。 參考文獻(xiàn) 等你點(diǎn)關(guān)注都等出蜘蛛網(wǎng)了  |
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