Z型钢板弹簧的疲劳寿命预测和验证方法



Z型钢板弹簧的疲劳寿命预测和验证方法

整车或部件的寿命预测是评价车辆性能的一个重要方面。而进行车辆疲劳寿命预测主要是通过车辆试验进行。车辆试验测试是了解设计耐用性的最简便方法。对设计工程师而言，组件测试是最快、最简单、更具成本效益的验证方法。汽车制造商对车辆疲劳寿命预测和特定部分的验证方法有直观认识和经验，本文研究了Z型钢板弹簧的疲劳寿命预测和验证方法。

首先，Z型钢板弹簧组件测试结果用于其S-N曲线上，判定完成耐久性试验后的剩余寿命。有限元的相关性通过速度测量试验、部件试验台试验、应变仪对钢板弹簧的测试得到。信息采集系统获取车辆耐久性试验的数据处理工作。

有限元模型构造模拟车辆与试验台的边界条件。有限元的边界条件被适当地简化。钢板弹簧是仿照六面体单元和单元尺寸，直到获得足够的收敛。有限元相关性被两个不同的弹簧特性分析得到，且有限元模型的刚度几乎具有相同的偏差，但符号相反。根据这一结果，弹性模量变化不作为相关因子。

对Z型钢板弹簧进行恒定幅度台架试验和可变振幅试验，这两个试验的区别是不变振幅台架试验包含690107个周期（B50寿命），而可变振幅试验对钢板弹簧和车辆的测试周期将近3618000。

除此之外，两个试验之间的不规则因子也不同。台架试验的不规则因素是1，而可变振幅试验的不规则因素是0.52。

将有限元分析得到的Z型钢板弹簧的变形和测试台的结果对比，偏差为3.94%。通过有限元应变分析和疲劳分析可以得到Z型钢板弹簧的最大应变位置和疲劳损伤最大位置，而且应变和损伤最大位置的偏差分别为16.84% 和17.92%，说明了有限元分析可以较高精度预测Z型钢板弹簧的疲劳寿命。

刊名：Procedia

Engineering（英）

刊期：2015年第101卷

作者：Mahmut Duruú et al

编译：孙坚