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汽車構(gòu)架器構(gòu)件勞損裂縫端由解析
發(fā)布人員：網(wǎng)站管理員 新聞來源： 發(fā)布日期：2013-3-18
在試驗過程中采用四種工況，工況1是試驗場，按照規(guī)范進行實車路試，以反映用戶正常使用條件下，減震器支座的疲勞壽命；工況2是在減震器支座開裂較多的使用地域按汽車正常使用要求進行路試，以反映路面對其壽命影響；工況3是在減震器支座開裂較多的使用地域，輪胎超過標準氣壓行駛，以反映輪胎氣壓對其壽命影響；工況4是在減震器漏油的情況下進行路試（試驗地域同B），以反映減震器對其壽命影響。最后得到4種工況，3個測點的時間歷程信號。
測試數(shù)據(jù)的處理及分析對減震器支座的應(yīng)變信號進行雨流計數(shù)，結(jié)合對其材料疲勞特性的估計，對不同工況下的疲勞壽命進行預(yù)測；對減震器垂直載荷與其支座應(yīng)變進行對比分析，以分析減震器上載荷與其支座的關(guān)系。
疲勞壽命的計算減震器支座所用材料St13，及其基本特性（抗拉強度）為270－370MPa，這里取其平均值σb＝320MPa，由于所用材料為低合金鋼，對其應(yīng)變疲勞特性按文獻給出的方法進行估計如下。
εta＝εea＋εpa（1）這里，εta為總應(yīng)變幅，εea為彈性應(yīng)變幅，εpa為塑性應(yīng)變幅。
式（1）中，εea＝σf′（2Nf）b／Eεpa＝ef′（2Nf）cE＝210000MPa疲勞強度系數(shù)σf′＝1.5σb疲勞強度指數(shù)b＝－0.087疲勞延性系數(shù)ef＝0.59F疲勞延性指數(shù)c＝－0.58循環(huán)強化系數(shù)K′＝1.65σb循環(huán)強化指數(shù)n′＝0.15Nf為疲勞壽命，則2Nf為反向次數(shù)。
當σb／E≤0.003時，F(xiàn)＝1；當σb／E＞0.003時，F(xiàn)＝1.375－125σb／E。這里σb／E≤0.003，所以F＝1.0。
根據(jù)公式（1）可以得到如圖3所示的應(yīng)變壽命關(guān)系。
根據(jù)所測4種工況載荷譜，結(jié)合圖3所示的材料疲勞特性，針對測點B，采用局部應(yīng)力應(yīng)變法對其疲勞壽命Li（i＝1，2，3，4），及相對工況1（試驗場工況）疲勞壽命L1進行計算，如1所示。
減震器垂直載荷與其支座應(yīng)變對比分析從前面的研究發(fā)現(xiàn)，減震器損壞會使減震器支座的疲勞壽命下降99％還多。對于雙向筒式減震器，它不僅在拉伸行程起到減小汽車垂直方向沖擊載荷的幅值的作用，而且在壓縮行程也起作用。如果是在壓縮行程失效造成支座疲勞壽命下降，可以通過提高彈簧的剛度等方法來提高其疲勞壽命；如果是拉伸行程造成的，可以通過調(diào)節(jié)減振器阻尼系數(shù)的方法解決上述問題。從理論上講，應(yīng)該是拉伸行程是造成的疲勞壽命下降的主要原因，因為壓縮行程起主要作用的是彈簧，而不是減震器，為了對這一問題得到進一步證實，需要對支座的應(yīng)變與減震器的垂直載荷進行對比分析。
結(jié)論通過以上分析，可以得到如下結(jié)論：（1）汽車在試驗場根據(jù)規(guī)范進行的可靠性試驗，對減震器支座造成的疲勞損傷，要小于實際使用條件下減震器支座的疲勞損傷。這說明，在某些情況下，盡管汽車的可靠性滿足國家試驗規(guī)范要求，但不一定滿足用戶的實際使用要求，因而在汽車設(shè)計過程中，需要對用戶的實際使用需求進行調(diào)查試驗，不應(yīng)把滿足使用規(guī)范作為最高準則。（2）汽車行駛過程中，輪胎氣壓、減震器的狀況會對減震器支座的疲勞壽命有較大影響，應(yīng)該使汽車在輪胎規(guī)定氣壓下行駛。（3）減震器的損壞會對支座的疲勞壽命造成致命的影響，其疲勞壽命會比正常使用條件下降99％還多，因而在使用過程中減震器損壞后要及時更換。
測試數(shù)據(jù)的處理及分析對減震器支座的應(yīng)變信號進行雨流計數(shù)，結(jié)合對其材料疲勞特性的估計，對不同工況下的疲勞壽命進行預(yù)測；對減震器垂直載荷與其支座應(yīng)變進行對比分析，以分析減震器上載荷與其支座的關(guān)系。
疲勞壽命的計算減震器支座所用材料St13，及其基本特性（抗拉強度）為270－370MPa，這里取其平均值σb＝320MPa，由于所用材料為低合金鋼，對其應(yīng)變疲勞特性按文獻給出的方法進行估計如下。
εta＝εea＋εpa（1）這里，εta為總應(yīng)變幅，εea為彈性應(yīng)變幅，εpa為塑性應(yīng)變幅。
式（1）中，εea＝σf′（2Nf）b／Eεpa＝ef′（2Nf）cE＝210000MPa疲勞強度系數(shù)σf′＝1.5σb疲勞強度指數(shù)b＝－0.087疲勞延性系數(shù)ef＝0.59F疲勞延性指數(shù)c＝－0.58循環(huán)強化系數(shù)K′＝1.65σb循環(huán)強化指數(shù)n′＝0.15Nf為疲勞壽命，則2Nf為反向次數(shù)。
當σb／E≤0.003時，F(xiàn)＝1；當σb／E＞0.003時，F(xiàn)＝1.375－125σb／E。這里σb／E≤0.003，所以F＝1.0。
根據(jù)公式（1）可以得到如圖3所示的應(yīng)變壽命關(guān)系。
根據(jù)所測4種工況載荷譜，結(jié)合圖3所示的材料疲勞特性，針對測點B，采用局部應(yīng)力應(yīng)變法對其疲勞壽命Li（i＝1，2，3，4），及相對工況1（試驗場工況）疲勞壽命L1進行計算，如1所示。
減震器垂直載荷與其支座應(yīng)變對比分析從前面的研究發(fā)現(xiàn)，減震器損壞會使減震器支座的疲勞壽命下降99％還多。對于雙向筒式減震器，它不僅在拉伸行程起到減小汽車垂直方向沖擊載荷的幅值的作用，而且在壓縮行程也起作用。如果是在壓縮行程失效造成支座疲勞壽命下降，可以通過提高彈簧的剛度等方法來提高其疲勞壽命；如果是拉伸行程造成的，可以通過調(diào)節(jié)減振器阻尼系數(shù)的方法解決上述問題。從理論上講，應(yīng)該是拉伸行程是造成的疲勞壽命下降的主要原因，因為壓縮行程起主要作用的是彈簧，而不是減震器，為了對這一問題得到進一步證實，需要對支座的應(yīng)變與減震器的垂直載荷進行對比分析。
結(jié)論通過以上分析，可以得到如下結(jié)論：（1）汽車在試驗場根據(jù)規(guī)范進行的可靠性試驗，對減震器支座造成的疲勞損傷，要小于實際使用條件下減震器支座的疲勞損傷。這說明，在某些情況下，盡管汽車的可靠性滿足國家試驗規(guī)范要求，但不一定滿足用戶的實際使用要求，因而在汽車設(shè)計過程中，需要對用戶的實際使用需求進行調(diào)查試驗，不應(yīng)把滿足使用規(guī)范作為最高準則。（2）汽車行駛過程中，輪胎氣壓、減震器的狀況會對減震器支座的疲勞壽命有較大影響，應(yīng)該使汽車在輪胎規(guī)定氣壓下行駛。（3）減震器的損壞會對支座的疲勞壽命造成致命的影響，其疲勞壽命會比正常使用條件下降99％還多，因而在使用過程中減震器損壞后要及時更換。
