[发明专利]零部件疲劳分析方法

说明书

本发明公开了一种零部件疲劳分析方法，该方法包括：对零部件进行单元网格划分，建立零部件的有限元模型；其中，该零部件的有限元模型的刚度与试验实测所得到的刚度之间的误差在要求范围内；对要作用于有限元模型的动态载荷建立动态载荷时间序列；按动态载荷的大小将动态载荷分为多个区段；将各区段的端点值分别加载于有限元模型，得到有限元模型的各网格单元在所加载的动态载荷下的应力；根据所加载的动态载荷及所对应得到的各网格单元的应力，通过差值计算得到各个网格单元对应于动态载荷时间序列的应力时间序列；根据应力时间序列计算有限元模型的疲劳寿命。本发明提供的零部件疲劳分析方法，能够合理、全面地对零部件的疲劳寿命进行评估。

技术领域

本发明涉及有限元分析技术领域，特别涉及一种零部件疲劳分析方法。

背景技术

在汽车或工程机械中，通常需要对零部件进行疲劳耐久试验，以使得零部件满足疲劳耐久要求。

汽车钢板弹簧是目前国内外汽车悬架系统的主要弹性元件，在汽车运行过程中，传递作用于车架与车身之间的力和力矩，缓解因路面不平而通过轮胎传递给车身的冲击载荷，对保证汽车行驶的平顺性、驾乘人员的舒适性、运载货物的稳定性以及提高汽车相关部件的使用寿命都有着积极的作用。此外，钢板弹簧还可以当作辅助导向机构使用，因此配置了钢板弹簧的车辆，其悬架系统不需要再专门设置导向机构，这样可以简化悬架的结构，钢板弹簧故而被广泛地运用在货车或皮卡上，某些乘用车也将钢板弹簧作为其弹性元件使用。

目前对钢板弹簧进行疲劳分析方法是基于频域的疲劳分析方法，该分析方法存在着很大的局限性：

1、现有的钢板弹簧疲劳分析技术中，在静力分析之前并没有对钢板弹簧的刚度进行校核验证，也就不能保证钢板弹簧的有限元模型刚度与实际的钢板弹簧刚度保持一致性，从而会对疲劳分析结果带来根本性误差。

2、现有基于频域的疲劳分析方法，需要对钢板弹簧进行模态分析。众所周知，模态分析是一个线性分析技术，任何非线性特性，如接触或塑性变形等，即便是定义了也会被忽视。在钢板弹簧的簧片之间存在着大量的接触对，从这一点可以看出这种分析方法与钢板弹簧的特点不相符，严重影响了钢板弹簧的疲劳分析结果。

3、基于频域的疲劳分析方法涉及到概率分布的问题，依据高斯三区间法进行估算，其精度也是很难保证的。

4、目前钢板弹簧疲劳分析方法没有考虑钢板弹簧属于多轴疲劳问题，没有采用适合多轴疲劳分析的关键面法对钢板弹簧进行不同主应力方向的疲劳寿命进行计算。

为此，需要研究一种新的零部件疲劳分析技术，以克服现有技术中的疲劳分析方法所存在的缺陷。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种零部件疲劳分析方法，以解决现有技术中频域疲劳分析方法中所存在的缺陷。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种零部件疲劳分析方法，所述零部件疲劳分析方法包括：

步骤1：对零部件进行网格单元划分，建立零部件的有限元模型；其中，该零部件的有限元模型的刚度与试验实测所得到的刚度之间的误差在要求范围内；

对要作用于所述有限元模型的动态载荷建立动态载荷时间序列；

步骤2：按所述动态载荷的大小将所述动态载荷分为多个区段；将各区段的端点值分别加载于所述有限元模型，得到所述有限元模型的各网格单元在所加载的动态载荷下的应力；

步骤3：根据所加载的动态载荷以及所对应得到的各所述网格单元的应力，通过差值计算得到各个所述网格单元对应于所述动态载荷时间序列的应力时间序列；

步骤4：根据所述应力时间序列计算所述有限元模型的疲劳寿命。