基于等效结构应力法的铝合金无钉压铆接头疲劳分析与试验研究

以无钉压铆连接铝合金接头为研究对象,通过测试三组料厚不等的搭接试样拉伸强度和疲劳力学性能,研究了铝合金无钉压铆接头失效断裂行为,获得压铆连接试样力-寿命(F-N)分布规律。根据试样疲劳测试条件建立等效有限元模型,并计算等效结构应力幅ΔSs,对实测的疲劳寿命散点数据进行Weibull分析,并基于最小二乘法拟合得到无铆连接ΔSs-N(主S-N)曲线关键参数。应用拟合的主S-N曲线进行纯电车型全铝合金引擎盖动态关闭无钉压铆连接疲劳损伤预测,结果表明:无钉压铆接头疲劳开裂发生在颈部位置,其ΔSs-N曲线满足幂函数关系,经连接点数量和位置优化设计,铝合金引擎盖关键区域无钉压铆连接最大损伤由1.08降低至0.78,满足了引擎盖动态关闭耐久性能设计要求。开发的计算方法和主S-N曲线参数可为车身领域无钉压铆连接疲劳仿真与优化提供理论依据。

简易台架和道路试验相结合的车身钣金开裂优化方法研究

主要介绍了一种结合Miner原理,使用简易台架试验对车身钣金耐久开裂问题整改方案的有效性进行快速验证,并结合道路耐久试验完成验证闭环的优化方法。首先,对某车型在强化耐久试验中出现的车身钣金开裂问题进行复现,确认钣金开裂的原因并制定整改方案;然后通过CAE仿真分析设计一种简易台架试验,在使用该台架试验准确复现钣金开裂问题后,即可对整改方案的有效性进行快速验证;最后经过实车强化耐久试验验证,整改后的钣金未出现开裂问题,证明了该方法的准确性和有效性。

转向节锥面球头销装配力矩衰减研究

为解决某乘用车转向节锥面球头销连接在试车场试验中出现的异响问题,提出一种基于虚拟仿真的解决方法。首先根据路谱载荷极值,仿真接触面积变化趋势,找出接触面分离临界预紧力;仿真交变工作载荷作用下的残余预紧力,将残余预紧力控制在临界预紧力以上,以规避接触面分离过大导致异响;最后通过接头试验确定拧紧工艺。结果表明:该方法能够重新定义拧紧力矩,有效解决了路试异响问题。

超大尺寸一体式压铸铝合金后段车身疲劳仿真与试验研究

针对某车型一体压铸铝合金超大尺寸后段车身耐久开发问题,测试了压铸车身用铸态铝合金应变-寿命(E-N)数据,并对疲劳试样实测数据拟合得到合金E-N曲线关键参数;搭建Trim Body有限元模型,基于模态瞬态法计算了压铸车身应力动态响应,对应力时程响应信号雨流统计,结合实测拟合的E-N曲线和Miner损伤累积原理,对比分析了车身初始设计和优化设计方案的疲劳损伤;最后将优化设计的一体压铸件装车进行整车四立柱强化耐久测试。研究结果表明:压铸铝合金E-N关系曲线可用Manson-Coffin-Basquin方程描述;与初始方案比,改进设计的一体压铸铝合金车身最大损伤由2.67降低至0.32,疲劳开裂风险消除,经四立柱强化耐久试验验证一体压铸铝车身未见开裂。研究成果可为一体压铸铝合金车身达成耐久属性开发目标提供参考依据。

考虑密封条动态压缩效应的车门动态关闭疲劳仿真与试验研究

为提升车门动态关闭疲劳损伤计算精度,基于Abaqus仿真不同压缩速率下密封条压缩载荷-压缩量曲线,通过最小二乘法拟合得到密封条动态压缩曲线非线性函数关键参数;在车门动态关闭瞬态响应分析模型中运用密封条动态压缩载荷-变形函数;设计车门开闭耐久试验对标验证锁点力值和损伤。研究结果表明,应用密封条动态压缩载荷函数曲线仿真的锁扣载荷瞬态响应与试验测试力值偏差小且变化趋势基本一致,车门动态关闭疲劳仿真预测结果与耐久试验高度吻合。密封条动态压缩阻尼效应对提升车门关闭耐久仿真精度有重要意义。

基于细化模型的焊点疲劳分析

焊点是汽车车身主要的连接形式,车身疲劳开裂中大部分为焊点开裂,所以焊点疲劳寿命仿真预测至关重要。采用一种新方法进行车身焊点建模,基于MSC.Nastran进行有限元求解得到应力结果,再使用nCode Designlife软件Seam Weld CAE Fatigue求解器求解计算得到车身焊点的疲劳损伤,并与实车路试结果进行比较,验证了新焊点建模方法的准确性、有效性。结果表明,仿真结果与试验结果吻合较好。

基于模态瞬态法的发动机罩焊点疲劳优化

针对某车型整车耐久路试过程中发动机罩铰链加强板焊点出现开裂的问题,采用模态瞬态法对发动机罩焊点进行疲劳分析。根据发动机罩模态应变能分布情况优化铰链加强板结构和焊点分布,试验车整改后在整车耐久路试中发动机罩焊点未再出现开裂现象。发动机罩铰链加强板焊点开裂是振动疲劳问题,采用基于惯性释放的准静态法计算疲劳损伤不能预测焊点开裂问题,采用模态瞬态法疲劳计算方法才能更好地预测发动机罩焊点疲劳损伤。从模态应变能角度对结构振动疲劳开裂问题进行优化能明显提高优化效率。

基于实测载荷谱的车载充电机支架随机振动疲劳仿真及优化设计

车载充电机(on board charger,OBC)支架持续受振动载荷激励,其疲劳寿命必须满足汽车设计的耐久性能目标。针对某车型耐久路试样车OBC安装支架断裂问题,分析支架断口形貌,并找出疲劳裂纹起源位置;建立随机振动有限元分析模型,计算支架随机振动均方根应力和疲劳损伤;基于仿真结果对支架结构优化设计,降低支架裂纹源位置应力水平。结果表明:损伤大于1有疲劳开裂风险的区域与支架断口裂纹源位置高度吻合;支架最大损伤由6.4大幅降低至0.65,显著提升了耐久性能;优化后的支架经随机振动耐久试验测试未见开裂。研究成果可为新一代车型研发规避OBC支架疲劳开裂问题提供参考。

基于模态叠加法的后背门焊点疲劳预测

传统的准静态方法不能覆盖开闭件动态响应造成的疲劳损伤,对车身进行基于模态叠加法的模态瞬态分析,同时考虑某车型后背门设计状态和实车状态的差异,分别对后背门焊点寿命进行仿真计算,复现了实车出现的焊点开裂现象,并对其造成的原因进行调查。通过此方法复现实车失效问题,说明了模态瞬态法在开闭件疲劳耐久分析中的准确性和必要性,同时可看出缓冲块对于后背门耐久性能的重大影响,对后背门开发过程有重要的指导意义。

基于虚拟载荷谱的车身疲劳预测研究

分别对VPG提载技术以及CAE疲劳预测方法进行了介绍,以实际开裂问题为例,对开裂现象进行了原因分析,并利用CAE技术对失效问题进行复盘,最后对其进行优化改进。实践证明,基于虚拟载荷谱的整车疲劳预测方法,在新车型开发过程中可以准确预测整车疲劳薄弱区域,减少试验轮次、节约成本、缩短开发周期,在新车型开发过程中起到非常重要的作用。

基于整车模型的车身开口对角变形动态仿真研究

文章利用虚拟试验:(Virtual Proving Ground,简称VPG)提取的路谱载荷,基于整车模型系统研究了车型1(轿车),车型2(跨界SUV),车型3(中大型SUV)三种典型车型在动载荷激励下车身开口对角相对变形情况,并将动态法计算结果与静态工况分析结果进行了对比。研究结果表明:车型1在比利时路面和共振路面工况下车身开口对角变形量相对较大;基于虚拟路面动载荷激励法与车辆实际服役工况更接近,计算的开口对角变形量远大于静态工况的计算结果;模态贡献量分析显示对车型1,2,3后背门处车身开口对角变形影响最大的模态频率分别是14.49Hz,20.48Hz,21.51Hz,模态贡献量分析结果可为进一步结构优化和性能提升提供参考依据。

基于瞬态法的行李箱盖动态干涉研究

行车过程中行李箱盖在路面激励载荷作用下发生振动,当振动量超过行李箱盖和车身分缝间距时,就会发生干涉,导致漆膜破裂。文章利用有限元方法对汽车行李箱盖进行瞬态响应分析,并对其进行优化,最终经过台架试验和道路试验验证方案有效。为行李箱盖总成设计开发提供理论依据,并完善行李箱盖设计规范。

基于仿真ODS法的某车型后门锁扣动刚度优化设计

文章基于NASTRAN对某SUV车型后门锁扣动刚度进行仿真分析,根据动刚度仿真结果对原有方案提出了两种轻量化构思方案,然后对轻量化方案的动刚度进行验证比较,优选出综合性能更优越的轻量化方案;最后对优选的轻量化方案进行ODS仿真分析,根据ODS分析结果对锁扣安装结构优化设计,既提升了动刚度性能又实现减重降本的目标。研究结果表明:与初始方案比,优化后的锁扣安装结构能实现单侧减重0.65kg,轻量化比例高达33.2%,轻量化降本效果显著。优化方案后门锁扣X/Y/Z向动刚度均有不同程度增加,动刚度水平提升至与初始方案基本相当。