汽车悬架控制臂的有限元分析及疲劳名寿命预测

发布时间：2017-09-08 04:10

  本文关键词：汽车悬架控制臂的有限元分析及疲劳名寿命预测

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【摘要】：控制臂是汽车悬架系统的重要的传力元件与导向元件,其主要作用是用于传递各种力和力矩,故要求控制臂具有一定的力学性能,如刚度、拉溃力、固有频率等。控制臂作为汽车重要的安全部件,在汽车运行过程经常发生疲劳断裂失效现象,直接影响到汽车的行车安全性和操纵稳定性,也会危及到人们的生命安全。因此,关于汽车悬架控制臂的有限元分析及疲劳寿命预测是有必要的。本文以某款汽车后悬架上摆臂为研究对象,建立了该控制臂的有限元模型,分别进行了刚度计算、拉、压溃力计算和模态分析。在Y方向对该控制臂的刚度、拉溃力及压溃力等进行了试验验证。试验结果表明,有限元计算结果与试验值基本一致。将模态分析结果与各系统固有频率对比可知,本控制臂固有频率满足性能要求,不会与系统产生共振。提取控制臂危险点的应力应变信息,在引入了临界平面法的基础上,建立了2种不同的疲劳寿命预测模型;分别采用4种不同的理论估算法对该控制臂材料的疲劳特性参数进行估算;在确定了该危险点所在的临界平面的位置后,针对不同的疲劳寿命预测模型进行了疲劳损伤参量的计算,并进行了疲劳寿命预测;最后,对该控制臂进行了疲劳寿命试验,并将预测值与试验值进行比较。比较结果表明,两种模型的预测值与试验值的比值均在2倍误差带以内,且均适用于本控制臂的疲劳寿命预测,预测模型的选择与疲劳特性参数的估算方法有关。
【关键词】：控制臂 有限元分析 临界平面法 损伤参量 疲劳寿命预测
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 控制臂结构10-11
• 1.3 国内外汽车零部件疲劳研究现状11-17
• 1.3.1 金属疲劳研究历史[5-7]11-14
• 1.3.2 疲劳国内外现状14-17
• 1.4 本文主要研究内容17-18
• 第二章 悬架控制臂的有限元分析18-33
• 2.1 引言18
• 2.2 有限元静力学基础18-19
• 2.3 材料特性参数的获取19-21
• 2.4 有限元模型的建立21-23
• 2.5 控制臂刚度计算及试验验证23-25
• 2.5.1 控制臂X向刚度计算23-24
• 2.5.2 控制臂Y向刚度计算及试验24-25
• 2.6 控制臂Y向拉、压溃计算及试验25-28
• 2.7 模态分析28-31
• 2.7.1 模态分析理论基础28-30
• 2.7.2 自由模态30-31
• 2.7.3 约束模态31
• 2.8 本章小结31-33
• 第三章 控制臂疲劳寿命预测模型的建立33-50
• 3.1 引言33
• 3.2 疲劳累积损伤理论33-36
• 3.2.1 线性累积损伤理论33-34
• 3.2.2 非线性疲劳累积损伤理论34-35
• 3.2.3 双线性疲劳累积损伤理论35-36
• 3.3 基于临界平面的多轴疲劳理论36-42
• 3.3.1 基于应力准则的多轴疲劳损伤参量38-39
• 3.3.2 基于能量准则的多轴疲劳损伤参量39-42
• 3.4 材料疲劳性能参数的估算方法42-47
• 3.4.1 四点关联法42-44
• 3.4.2 通用斜率法44-45
• 3.4.3 修正四点关联法45-46
• 3.4.4 修正通用斜率法46-47
• 3.5 AL6082-T6铝合金疲劳性能参数的获取47-49
• 3.5.1 断面收缩率的计算47-48
• 3.5.2 实际断裂韧性的计算48-49
• 3.5.3 疲劳特性参数的计算49
• 3.6 本章小结49-50
• 第四章 控制臂疲劳寿命预测及试验50-58
• 4.1 引言50
• 4.2 控制臂疲劳寿命试验结果50-51
• 4.3 临界平面的确定51-53
• 4.3.1 应力准则临界平面的确定51-52
• 4.3.2 能量准则临界平面的确定52-53
• 4.4 损伤参量的计算53-54
• 4.4.1 最大主应力幅值的计算53-54
• 4.4.2 SWT损伤参量的计算54
• 4.5 疲劳寿命预测及比较54-57
• 4.5.1 基于最大主应力幅值的疲劳寿命预测54-55
• 4.5.2 基于SWT的疲劳寿命预测55-57
• 4.6 本章小结57-58
• 总结与展望58-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果63-64
• 致谢64-65
• 附件65

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本文编号：811788