[发明专利]包括焊接模拟的车架复杂工况多轴疲劳计算方法

摘要

本发明公开了一种包括焊接模拟的车架复杂工况多轴疲劳计算方法，包括焊接和结构单元分组、有限元焊接模拟、复杂工况定义、多轴建立和多轴疲劳计算的步骤；其中，复杂工况定义包括定义疲劳载荷的大小、方向、加载位置和包括倾翻力矩疲劳、S形转向疲劳、连续制动疲劳、扭转疲劳、多自由度振动疲劳中任意一种疲劳循环工况；多轴建立包括根据所定义的疲劳载荷和疲劳循环工况建立至少两个疲劳寿命轴；多轴疲劳计算包括按所定义的复杂工况和所建立的疲劳寿命轴，采用疲劳寿命计算软件，建立与疲劳寿命轴数相对应的计算通道进行多通道多轴疲劳寿命计算。本发明的有益效果是，疲劳寿命计算准确，且该方法的公开，可避免重复研发，利于节省资源和促进社会进步。

主权项

一种包括焊接模拟的车架复杂工况多轴疲劳计算方法，包括以下步骤：S1，焊接单元和结构单元分组：设定X、Y、Z和坐标原点的空间坐标系，并对焊接单元和结构单元进行分组；S2，有限元焊接模拟：以角焊缝方式对板材件焊接和曲面焊接进行有限元焊接模拟；其中，焊接单元采用四边形网格，网格边长为3～5mm；网格的翘曲度小于5%；焊缝层无三角形网格；与焊缝层邻接的焊接连接层的网格单元中三角形网格数量占比小于5%；S3，复杂工况定义：包括定义疲劳载荷和疲劳循环工况；所述疲劳载荷包括载荷的大小、方向和加载位置；所述疲劳循环工况包括倾翻力矩疲劳工况、S形转向倾翻疲劳工况、连续制动倾翻疲劳工况、扭转疲劳工况、多自由度振动疲劳工况中的任意一种；S4，多轴建立：根据所定义的疲劳载荷和疲劳循环工况建立至少两个疲劳寿命轴；S5，多轴疲劳计算：按所定义的复杂工况和所建立的疲劳寿命轴，采用疲劳寿命计算软件，建立与疲劳寿命轴数相对应的计算通道进行多通道多轴疲劳寿命计算；包括将焊接单元和结构单元进行重新分组、选择疲劳运算法则、定义材料表面参数、定义平面残余应力和高低周期疲劳寿命，依计算法则进行焊缝和焊点单元疲劳寿命及结构强度疲劳寿命计算；其中，焊缝和焊点单元疲劳计算法则选择BS weld life connection plate运算法则；结构强度疲劳计算法则选择“依附于结构材料”算法；其特征在于，所述倾翻力矩疲劳载荷由垂直载荷、底盘等效载荷和空间倾翻力矩组成；所述倾翻力矩疲劳载荷大小、方向和加载位置确定包括设定垂直载荷的大小、方向和作用点，以及底盘等效载荷的大小、方向和作用点，设定空间倾翻力矩的大小和加载区域；所述垂直载荷大小为车架所承受载荷的垂直分量，加载点为车架重心；所述底盘等效载荷大小为车架及附件总重，加载点根据车架结构确定；所述空间倾翻力矩大小为通过动力学分析获取力学参数或根据经验计算确定，其作用点与垂直载荷的加载点重合；所述倾翻力矩疲劳工况包括倾翻形式工况和空间倾翻力矩加载工况；所述倾翻形式工况包括正右方倾翻、右后方倾翻 、正后方倾翻、左后方倾翻、正左方倾翻；所述空间倾翻力矩加载工况包括按以下循环工况：工况一，从正右方经右后方到正后方，再按相反顺序返回正右方；工况二，从正左方经左后方到正后方，再按相反顺序返回正左方；工况三，从正右方经右后方、正后方、左后方到正左方，再按相反顺序返回正右方；工况四，从右后方经正后方到左后方，再按相反顺序返回正右后方；工况五，从右后方经正后方，再返回右后方；所述倾翻力矩疲劳工况多轴的建立包括先将回转力矩向某一平面投影，然后按照投影角度、空间倾翻力矩作用点和作用力载荷的数量进行分轴，其中，垂直载荷为一轴，底盘等效载荷为一轴，空间倾翻力矩按照不同回转角度的加载工况分成不同轴；其中，在模拟整车倾翻计算时，将车架底部四角的X、Y、Z三个轴向移动自由度约束，车架底面与地面距离为0.5m，同时，将空间倾翻力矩的空间向量向XY面、YZ面和ZX面进行投影，以将按照回转角度定义的轴通过力矩的矢量关系合成和分解。