汽車構架器構件勞損裂縫端由解析
發布人員：網站管理員 新聞來源： 發布日期：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。
測試數據的處理及分析對減震器支座的應變信號進行雨流計數，結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測；對減震器垂直載荷與其支座應變進行對比分析，以分析減震器上載荷與其支座的關系。
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為總應變幅，εea為彈性應變幅，εpa為塑性應變幅。
式（1）中，εea＝σf′（2Nf）b／Eεpa＝ef′（2Nf）cE＝210000MPa疲勞強度系數σf′＝1.5σb疲勞強度指數b＝－0.087疲勞延性系數ef＝0.59F疲勞延性指數c＝－0.58循環強化系數K′＝1.65σb循環強化指數n′＝0.15Nf為疲勞壽命，則2Nf為反向次數。
當σb／E≤0.003時，F＝1；當σb／E＞0.003時，F＝1.375－125σb／E。這里σb／E≤0.003，所以F＝1.0。
根據公式（1）可以得到如圖3所示的應變壽命關系。
根據所測4種工況載荷譜，結合圖3所示的材料疲勞特性，針對測點B，采用局部應力應變法對其疲勞壽命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變對比分析從前面的研究發現，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，可以通過調節減振器阻尼系數的方法解決上述問題。從理論上講，應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，需要對支座的應變與減震器的垂直載荷進行對比分析。
結論通過以上分析，可以得到如下結論：（1）汽車在試驗場根據規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范要求，但不一定滿足用戶的實際使用要求，因而在汽車設計過程中，需要對用戶的實際使用需求進行調查試驗，不應把滿足使用規范作為最高準則。（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，應該使汽車在輪胎規定氣壓下行駛。（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。
測試數據的處理及分析對減震器支座的應變信號進行雨流計數，結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測；對減震器垂直載荷與其支座應變進行對比分析，以分析減震器上載荷與其支座的關系。
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為總應變幅，εea為彈性應變幅，εpa為塑性應變幅。
式（1）中，εea＝σf′（2Nf）b／Eεpa＝ef′（2Nf）cE＝210000MPa疲勞強度系數σf′＝1.5σb疲勞強度指數b＝－0.087疲勞延性系數ef＝0.59F疲勞延性指數c＝－0.58循環強化系數K′＝1.65σb循環強化指數n′＝0.15Nf為疲勞壽命，則2Nf為反向次數。
當σb／E≤0.003時，F＝1；當σb／E＞0.003時，F＝1.375－125σb／E。這里σb／E≤0.003，所以F＝1.0。
根據公式（1）可以得到如圖3所示的應變壽命關系。
根據所測4種工況載荷譜，結合圖3所示的材料疲勞特性，針對測點B，采用局部應力應變法對其疲勞壽命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變對比分析從前面的研究發現，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，可以通過調節減振器阻尼系數的方法解決上述問題。從理論上講，應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，需要對支座的應變與減震器的垂直載荷進行對比分析。
結論通過以上分析，可以得到如下結論：（1）汽車在試驗場根據規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范要求，但不一定滿足用戶的實際使用要求，因而在汽車設計過程中，需要對用戶的實際使用需求進行調查試驗，不應把滿足使用規范作為最高準則。（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，應該使汽車在輪胎規定氣壓下行駛。（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。
