汽车车桥疲劳分析方案

疲劳分析作为现代工程设计中至关重要的一环，如今在产品开发中扮演的角色愈加突出。它不仅要求在强度达标的基础上，还需要深入考虑到结构在长期使用不同载荷作用下可能发生疲劳的前提和极限。据统计，许多现代结构的失效，特别是在高端工业部件的操作阶段，都是由于疲劳引起的。因此，疲劳分析成为评估和优化新一代产品设计，确保其持久耐用性与安全性的关键所在。

本文将详细介绍疲劳分析的基本流程，并针对汽车车桥这类复杂构件的疲劳耐久性分析提供一套解决方案。

疲劳分析的基本流程




疲劳分析的核心是对结构长期耐受多种不同载荷能力的评估。这一过程包括三个关键要素：载荷、几何模型与材料数据。

载荷：根据试验数据或多体动力学分析结果，得到具体的加载模式。这一过程通常用于模拟某个特定区域或系统所经历的实际运行条件。

几何模型：通过三维几何建模软件如ABAQUS、ANSYS、NASTRAN等，构建设计系统的模型，以精确揭示边界载荷与结构内部应变之间的相互作用关系。

材料数据：除了通常在有限元分析中所需的基本力学属性，如弹性模量、密度等，疲劳分析中的材料数据则更为特殊，通常是基于经验曲线（如SN曲线或EN曲线）的疲劳寿命预测结果。这些数据为疲劳分析提供理论依据，并由分析工具软件如fesafe进行精细处理和整合。Fesafe不仅提供了广泛的常见材料数据库，还能支持用户自定义材料，分析新材料的疲劳特性。

有效整合这三个要素直接影响到疲劳分析结果的准确性和可靠性。加载、几何和材料数据之间的精准匹配，确保了分析成果能够反映实际的物理现象。

车桥耐久性分析解决方案

对于汽车部件，尤其车桥等精密执行器，其设计应高度关注耐用性和疲劳寿命问题。典型的耐久性分析流程如下：

试验数据采集

汽车耐久性试验通过道路场测试获取关键数据，针对不同类型的路面环境，包括比利时路、扭曲路、坑洼路等，评估整个汽车系统或特定组件的长使用寿命。数据通常在试验中记录特定位置的载荷表现。

试验数据处理

信号分析的第一步是处理原始数据，清除不必要的噪声与失真，确保后续分析的精确性。这一过程包括：

消除毛刺：剔除数据中的异常峰值或谷值。


去除偏移：调整平均值，以对减去适当的背景值，提高数据精度。


修正漂移：对所有读数重新归零，解决传感器运行初始或结束阶段的误差问题。


有限元分析

完成试验数据采集与处理后，应用有限元软件进行旁证分析，进而评估车桥的静态与动态响应。

静力学分析：预测在特定载荷下的稳定结构响应，评估基本强度与形变趋势。

动力学分析：引入动态载荷，评估随时间变化的响应，包括稳态、随机或功率谱密度（PSD）响应，为疲劳分析提供更多维度。

多体动力学分析：当试验载荷未直接施加至分析组件上时，通过多体动力学分析，预测载荷传递路径和影响程度，细化分析结果。

疲劳分析类型

1. 结构疲劳分析：利用有限动力学分析结果，使用分析工具软件搜索压力集中的关键区域（热点），对这些区域实施更细致的疲劳分析与设计优化。

2. 焊接疲劳分析：鉴于焊接件在表达结构强度的复杂角色，虽然其静强度与母材一致，但疲劳寿命却远低于母材，因此，对焊接区域进行专门的耐久性分析尤为关键。Fesafe提供两种分析方法（BS5400和verity方法），以确保分析的权威性和精度。