摩托车疲劳耐久台架试验与寿命预测研究

驱动桥疲劳强化试验及疲劳寿命的置信区间估计

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农业机械学报
2 0 0 6 年
估计问题上Boo t st rap 方法有着良好的特性。目前这一技术已经渗透到工程科学许多领域。 Zoub ir [ 3 ] 介绍了Boo t st rap 在信号处理方面的一些应用。刘刚[ 4 ] 在机械诊断中, 利用振动信号的特征, 构造了故障特征库。陈文华[ 5 ] 将Boo t st rap 区间估计方法应用于航天器的可靠性设计。本文利用该原理对驱动桥疲劳寿命进行估算, 并给出疲劳寿命的置信区间估计。
S i ——任一应力幅值 m ——疲劳指数
将式 ( 2) 代入式 ( 1) , 则零件的累计损伤值表示为
N
D=
∑N
i= 1
n iS i
m
0 - 1
Ρ
m
( 3)
112 强化系数的确立
强化疲劳试验的目的是要求在较短的试验周期内能真实地反映驱动桥的疲劳寿命。从汽车道路试验及实际使用情况考察, 绝大部分汽车机械零部件的损坏是由于在交变应力的作用下疲劳损伤所致。图 1 零件的 S N 曲线为了缩短试验周期, 汽车 F ig. 1 S N cu rves of p art 的耐久性试验一般在具有各种特征强化路面的试车场内进行。在这种道路上行驶的汽车所受的应力载荷及频次会增加。强化系数定义为在规定的条件下, 达到相同破坏时, 汽车在普通公路和可靠性强化道路上试验行驶的里程数之比。在普通公路上疲劳寿命里程数为L p , 在强化道路破坏的里程数为L , 则强
D=
∑N
i= 1
ni
i
( 1)
式中 n i ——阶梯载荷谱中, 某应力幅值的循环数 N i ——零件S N 曲线上, 对应某级应力幅值发生疲劳破坏时的循环数 i ——载荷谱的分级图 1 为零件的S N 曲线图。材料S N 曲线的 B a squ in 关系式为 m m ( 2) S i N i = Ρ- 1N 0 = Con st 式中 Ρ- 1 ——材料的疲劳极限 N 0 ——材料的疲劳极限寿命

车架台架疲劳试验方法研究

量通过牵引座施加在牵引车车架上，所以牵引车车架的弯曲载荷集中施加在牵引座上。其他重型车车架承受的弯曲载荷可简化为货箱质心处的集中载荷（在条件具备的情况下载荷也可以均匀分布施加）如图 1 所示。
弯曲载荷加载方式为 Z 向等幅正弦波，载荷幅值由满载质量和强化系数决定，频率通常为 1Hz，频次通常为 30 万次至 50 万次。
1 车架总成 2 车架前端固定装置 3 龙门架及牵引座固定装置 4 伺服缸
图 4 载荷谱截取图
（Ch66-Ch70 依次为左前轮、右前轮、左中轮、右中轮、左后轮、右后轮相对于车架的位移）
图 5 载荷谱截取图
图 6 某车型车架多轴道路模拟试验方案
1 车架总成 2 车架前端固定装置 3 龙门架及牵引座固定装置 4 轴头复合加载工装 5 一号加载单元 6 二号加载单元
2.2 扭转疲劳试验设计某车型车架扭转疲劳试验方案如图 2 所示，用工装模拟钢板弹簧及车桥。车架前端通过模拟板簧、模拟前桥及前端固定支架固定在地板上。模拟前桥中心通过关节轴承与固定支架相连，释放车架前轴在前桥中心处绕 X 轴的转动自由度。车架后端通过模拟板簧、模拟后桥及后端固定支座固定在地板上。模拟板簧通过骑马螺栓与车架上的平衡轴座相连，模拟后桥通过三只二力杆分别与后端固定支座相连，如图 2 所示。伺服缸通过关节轴承与位于前桥一侧的连接座相连，对车架按等幅正弦波施加扭矩。使车架前轴相对后轴依次产生一至五度的扭角，每个角度进行 10 万次疲劳。
3 车架垂向道路模拟疲劳试验
经过车架受力分析可知车架最主架垂向道路模拟疲劳试验方案如图 3 所示，按实车载荷谱进行车架垂向道路模拟疲劳试验，可同
时考核车架的弯曲疲劳及扭转疲劳。样品选用带牵引座、悬架系统及车桥的

疲劳耐久试验在汽车零部件台架中的应用探讨

疲劳耐久试验在汽车零部件台架中的应用探讨发表时间：2019-05-09T09:15:15.180Z 来源：《新材料.新装饰》2018年9月上作者：张强刘斌[导读] 分析金属零部件疲劳损坏的根本原因，将相同的汽车零部件的台架与实际道路疲劳损伤值进行比较，找出关键影响因素，便可制定台架耐久测试的标准。

在保证一定的疲劳损伤谱的同时，借助算法的优化来对试验程序进行优化，从而让试验周期得到最大限度的缩短。

本文将以道路模拟台为例，探讨汽车车身耐久试验标准的大致过程。

关键词：（长城汽车股份有限公司，河北保定 071000）摘要：分析金属零部件疲劳损坏的根本原因，将相同的汽车零部件的台架与实际道路疲劳损伤值进行比较，找出关键影响因素，便可制定台架耐久测试的标准。

在保证一定的疲劳损伤谱的同时，借助算法的优化来对试验程序进行优化，从而让试验周期得到最大限度的缩短。

本文将以道路模拟台为例，探讨汽车车身耐久试验标准的大致过程。

关键词：金属疲劳损坏；相对疲劳损伤谱；台架试验；台架耐久试验标准引言：零部件不但对车的质量产生重要影响，同时也将对车辆的使用寿命产生直接影响，整车的安全性能和环保要求也会受到影响。

因此，主机厂在生产出零部件的时候，非常有必要对所生产的零部件进行试验，从而保证产品的安全性和可靠性。

但是，由于零部件是在整车上应用的，所以进行零部件验证试验时，需要在零部件台架试验过程中考虑到对整个零部件系统进行验证。

一、汽车零部件耐久试验的简略的叙述一般而言，新车型在上市之前，其系统和零部件的质量还需要进行一定的验证，因此，各种测试手段对新车型的零部件和系统的测试保证了其优良质量。

在测试过程中，要尤为重视对其进行的疲劳耐久试验。

对于零部件耐久试验的开展来说，现在国内主要针对两个方面：道路试验和台架耐久试验。

对于道路试验来说，指的是让一些仍在研发的汽车根据标准工况在道路试验场完成固定里程数的实车试验，当试验结束之后，再对汽车的状态进行检查，判断其是否符合汽车设计的要求；而台架耐久试验是根据实车情况通过一定的设备和工装固定待测零部件或者系统，按照耐久试验的标准的要求对其进行相应强度、频率和一定次数的测试，在完成测试之后，被测零部件也要进行相应的检测，从而得出结果，判断其是否满足设计的要求。

扭力梁耐久等效台架试验设计及疲劳寿命预测方法

计算机辅助工程 Vcl.29 Nc.4Computee Aided EngineeringDec. 202029 42020 12文章编号：1"6 - 0871(2020)04-0016-06DOI : 10. 13340/j. cac. 2020. 04. 004扭力梁耐久等效台架试验设计及疲劳寿命预测方法余家皓，邓小强，郭绍良，朱冬冬（广川汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广川511434）摘要：针对传统扭力梁悬架开发中实车道路试验费用高、零部件迭代设计时间长的问题,根据传统疲劳寿命预测方法制定多轴载荷台架试验方案，利用试验测试和仿真手段对比的方法预测扭力梁悬架寿命，分析基于应力叠加原理寿命估计方法的局限性，根据伪损伤等效原理提出更合理的寿命估计方法。

根据该方法设计等效台架试验方案，并进行有限元仿真和台架试验。

某扭力梁悬架开发和整车耐久性试验证明该设计方法的有效性。

关键词：疲劳；耐久；等效；扭力梁；伪损伤中图分类号：TP391.92； U467.523 文献标志码：BEquivalent bench test scheme and life prediction method for twist beamYU Jiahao ，DENG Xiaoqiang ，GUO Shaoyang ，ZHU Dongdong(Automotive Research and Development Centee , Guangzhou Automobile Group Cc. , Ltd. , Guangzhou 511434, China )Abstract : As to the problems that the cost of road test is high and the parts design iteration time is long in traditional torsion beam suspension development , the multi 位xil load bench test scheme is plannedaeeoedingtotheteaditionaefatigueeifepeedietion method.Theeifeoftoesion beamsuspension ispeedieted by the comparison of test and simulation method. The limitation of lit estimation method based on stresssuperposition principle is analyzed , and a more reasonable lit estimation method is proposed according toth.ps.udodamag..quieaentpeineipe.Bas.d on thism.thod , th..quieaentb.neh tstseh.m.isdesigned , and the finite element simulation and bench Wst are carried out. The effectivenss of the design method is proved by the development of the torsion beam suspension and whole vehicle durability test.Key words : fatigue ; durability ; equivelence ; torsion beam ； pseudo damage0引言传统扭力梁开发需要进行实车道路试验和零部件迭代设计，开发需要的费用高、时间长。

摩托车车架疲劳强度试验方法及设备

车架疲劳强度试验及试验设备
在国内,单独对车架强度进行试验的研究几乎还是一遍空白, 在国内,单独对车架强度进行试验的研究几乎还是一遍空白, 国内其他的摩托车企ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中既无车架疲劳强度试验设备, 国内其他的摩托车企业中既无车架疲劳强度试验设备,也无疲劳强度试验方法,国家标准中也没有相关内容, 疲劳强度试验方法,国家标准中也没有相关内容,所有的研究工作,只能从零开始. 究工作,只能从零开始. 三,车架疲劳强度试验的原理浅析车架疲劳强度试验原理起源于摩托车在道路上的实际状况. 车架疲劳强度试验原理起源于摩托车在道路上的实际状况. (1)当摩托车行驶在凹凸不平的路面时,其受力状况分别 )当摩托车行驶在凹凸不平的路面时, 如图1, 所示: 如图 ,图2所示: 所示
�
F
t2
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Ft1
图2 行驶在凹面上时
车架疲劳强度试验及试验设备
同样的分析,当摩托车通过凹面路面上时, 同样的分析,当摩托车通过凹面路面上时,作用在车架上的力便为水平方向上的拉力F 的力便为水平方向上的拉力 t1. 因此,在车架疲劳强度试验中,我们可以通过不断施加因此,在车架疲劳强度试验中, 水平方向反复的推,拉力来激励车架, 水平方向反复的推,拉力来激励车架,这就是车架疲劳强度试验中的水平加载试验,如图3所示所示: 强度试验中的水平加载试验,如图所示:
车架疲劳强度试验及试验设备
二,国内外车架疲劳强度试验开展的现状目前, 目前,车架强度方面的研究工作在国外进行得相当普日本的摩托车企业(如本田公司) 遍,日本的摩托车企业(如本田公司)在早些年已通过不断施加载荷激励车架的某些部位来开展车架强度方面的研究工作; 美国的摩托车企业运用MTS设备和技术的研究工作 ; 美国的摩托车企业运用设备和技术藕合模拟道路特征来开展这方面的研究( 藕合模拟道路特征来开展这方面的研究(主要是利用多通道的路采系统,在实验室开展模拟的道路试验) 通道的路采系统,在实验室开展模拟的道路试验);欧洲摩托车企业的研究方法则起源于日本, 洲摩托车企业的研究方法则起源于日本,并在此基础上得到发展.国外的车架疲劳强度试验经过多年的积累, 得到发展.国外的车架疲劳强度试验经过多年的积累, 已达到了一个较成熟的水平, 已达到了一个较成熟的水平,多数摩托车企业都已形成了自己的企业标准,其研究成果对外都是秘而不宣的, 了自己的企业标准,其研究成果对外都是秘而不宣的, 作为这些企业内部的经典来指导摩托车的设计开发工作. 作为这些企业内部的经典来指导摩托车的设计开发工作.

摩托车车架系统疲劳寿命研究

II
重庆大学硕士学位论文
1
绪
论
1
1.1 课题背景及意义
绪
论
目前，我国生产的摩托车绝大部分仍属中低档产品，技术上处于中低水平，且大部分产品没有自己独立的知识产权。生产规模大而技术水平落后是我国摩托车工业的现状和特点。目前的新车型开发大多是“克隆”国外车型或在不改变车体和发动机等核心技术基础上的外观改形，尤其在新车开发过程中，没有进行充分的研究分析和试验考核，导致产品开发周期长、开发费用高，性能往往得不到保证。造成这样的状况一方面是因为缺乏自主开发的技术基础和专门技术人才，另一方面缺乏相应的检测评价方法和手段及大量试验基础数据的积累。为改变目前这种状况，开展对摩托车性能的研究尤为必要。众所周知，摩托车车架在摩托车中起着举足轻重的作用。车架是一个结构和受力均复杂的组合零件，它将发动机、传动部分、行车部分、操纵部分等有机的连结在一起，构成一个整体，承受着全车及载荷的重量，接受动力传递装置的扭矩，通过驱动轮与路面的附着作用，产生对摩托车的牵引力；承受着路面作用于车轮的各种力及力矩；承受着摩托车在不平路面行驶时产生的冲击和振动载荷等。车架的主要功能不仅用于固定及支承车辆的发动机、传动系统和悬架系统以及其它相关元件等，还起着抑制来自前后车轮的各种负荷所引起的扭曲变形以及对骑乘人员提供良好的操纵稳定性和骑乘舒适性等作用。摩托车操纵的平顺性、驾驶的安全性、乘坐的舒适性和在各种路面条件下的通过性与车架都有不可分割的关联。因此，摩托车车架是一个要求严格的大型受力构件，必须有足够的强度和刚性，而且在重量、造型等方面也有相应的要求。在载荷的作用下，车架必须有足够的静强度和疲劳强度。静强度是指在承受冲击载荷时，车架抵抗永久变形的能力。疲劳强度是指摩托车在行驶过程中，承受交变应力时不产生疲劳裂纹和疲劳断裂的能力。实践证明，目前摩托车车架主要损坏形式是疲劳破坏，一般先在局部区域(焊接接头处)产生裂纹，然后裂纹扩展导致断裂。疲劳强度不够，使用一段时间后，容易发生车架断裂、永久变形等严重事故，给人身安全带来严重威胁。通过对摩托车车架系统结构进行疲劳强度分析及寿命预估，不但可以对现行摩托车进行剩余寿命评估，而且能有效地指导新型摩托车的开发，提高了国内摩托车的设计水平，具有十分重要的理论意义和实用价值。同时，通过对摩托车车架系统的疲劳强度研究，制定疲劳强度试验标准，最终实现在疲劳试验机上对摩托车车架系统进行疲劳试验，不仅可以大大缩短产品开发周期、降低开发费用,避免路试中的安全事故，而且为摩托车开发和定型抽检中对车架系统疲劳耐久性考核试

摩托车车架台架实验载荷的确定及疲劳寿命探讨

摩托车车架台架实验载荷的确定及疲劳寿命探讨摘要：摩托车车架作为整车的骨架部件，其结构直接影响摩托车的整体强度和寿命，设计规格确定前必须经过长时间的道路试验验证。

总之，通过本文的研究，较好的表明了摩托车车架在实际使用过程中的真实工作情况，为企业储备了摩托车车架有限元模型和相关试验数据。

找出了车架某些薄弱环节，研究了疲劳寿命预估的问题，为企业解决市场问题提供了一些思路和方法。

同时也为进一步研究车架轻量化设计的工程应用奠定了基础，为改进结构设计提供了依据。

另外，本文对有限元分析技术在摩托车疲劳寿命领域的实际应用进行了有益的尝试。

关键词：摩托车；有限元法；分析引言：我国自从年成功仿制了型三轮摩托车，揭开摩托车生产的历史以来，摩托车工业发展是快速和迅猛的。

尤其是近年来，伴随着我国经济的持续高速增长，以重庆、广东和江浙三大板块为代表的摩托车工业得到了迅速的发展，己经成为我国国民经济的重要组成部分。

目前我国的摩托车产量已经超过日本，成为世界第一摩托车生产大国。

然而，我们应该清醒的看到我国虽然已经是摩托车生产大国，但却不是摩托车生产强国，在摩托车设计与制造的关键技术方面与发达国家相比还存在着较大的差距。

一、有限元法概述有限元分析，是工程技术领域进行科学计算的极为重要的方法之一，它是一种很有效的数值计算方法，能对工程实际中的几何形状不规则、受力和约束复杂的各种工程结构进行变形分析，应力分析和动态分析，这是传统的经验设计方法无法做到的。

“有限元法”这个名称，在年第一次出现在的一篇平面弹性问题的论文中。

随着有限元分析软件程序的诞生以及计算机技术的飞速发展，如今，有限元法已经被广泛的应用于固体力学、流体力学、热学、电磁学、声学等各个领域。

有限元分析方法能求解由杆、梁、板、壳、块体等各类单元构成的各类弹性、塑性或弹塑性问题，包括线性和非线性、静力和动力问题能求解各类场分布问题，例如流体场、温度场、电磁场等的稳态和瞬态问题还能求解水流管路、电路、润滑、噪声以及固体、流体、温度相互作用的问题。

摩托车车架疲劳强度分析_吕冬慧

从表 1可知, 仿真得到的模态频率比实验得到的模态频率要高些。这是由于仿真模型用于有限元分
析, 所以进行了适当的简化, 因此整体质量较实验车架略小, 导致仿真模态频率和试验模态频率稍有差别, 但模态振型吻合得非常好, 因此此三维模型可以作为仿真使用。
作者简介: 吕冬慧 ( 1980 - ), 女, 工程师, 主要研究方向为机械结构强度疲劳耐久分析。
摘要: 针对以往零件和构件校核方法的弊端, 采用疲劳分析校核的方法对摩托车车架进行强度校核。
利用模态分析的方法验证有限元模型的准确性, 利用运动学分析软件 M ot ion得到车架的载荷谱, 然后
对车架进行静强度和疲劳强度分析, 得到车架的疲劳寿命和安全系数, 从而对结构提出改进意见。
关键词: 摩托车车架模态分析载荷疲劳强度
3 结论
1) 和传统柴油相比, 生物柴油有较高的有效燃油消耗率和高的热效率, 同时 CO、H C 和微粒质量浓度排放降低, 但是 NOx 和微粒总数量有所升高。
2) 使用混合燃料使得发动机热效率比纯生物柴油略有降低, 但仍高于使用传统柴油。
3) 生物柴油 /甲醇混合燃料可以明显降低生物柴
油所带来的高 NOx 和微粒总数量排放, 并且可以进一步降低微粒的质量浓度, 但是 HC、CO 和 NO2 的排放比传统柴油更高。
6 Cheng Chuanhu,i Cheung CS, Chan T L, e t a.l Com pa rison o f em issions of a direct injection diese l eng ine ope rating on b iodiese lw ith em ulsified and fum igated m ethano l[ J]. Fue,l 2008, 87( 10- 11): 1870~ 1879

某型跨骑式摩托车结构的疲劳寿命分析

第15卷增刊计算机辅助工程 V ol. 15 Supp1.年月20069COMPUTER AIDED ENGINEERING Sep. 2006 文章编号：1006-0871(2006)S1-0173-04某型跨骑式摩托车结构的疲劳寿命分析韩旭，朱平，张先刚（上海交通大学机械与动力工程学院，上海 200030）摘要：为提高摩托车产品的市场竞争力并改善其使用性能，研究某型跨骑式摩托车的结构疲劳寿命，建立适当简化的有限元模型，分析摩托车在试车场采集的动态载荷激励下的结构疲劳寿命，取得与试验基本一致的分析结果，为结构改进提供一定的借鉴意义.关键词：摩托车结构；疲劳寿命；有限元分析；MSC Fatigue中图分类号：U483; O241.82; O346.2文献标志码：AFatigue Life Analysis of BestridingMotorcycle StructureHAN Xu, ZHU Ping, ZHANG Xian’gang( School of Mechanical Eng., Shanghai Jiaotong Univ., Shanghai 200030, China ) Abstract: To improve the market competitiveness and performance of motorcycle, The structural fatigue life of a bestriding motorcycle is analyzed. Tthe motorcycle structure is appropriately simplified to build the finite element model. On the basis of the finite element model, structural fatigue life is analyzed under the excitation of dynamic loading gathered from the test track, and the analysis result is according to the test one. The analysis is referential to improve the motorcycle structure.Key words: motorcycle structure; fatigue life; finite element analysis; MSC Fatigue0引言随着人民生活水平的日益提高，摩托车以其使用灵活方便和价格低廉的特点，在我国城乡的保有量逐年增加，尤其是在农村，摩托车给人们出行所带来的益处甚至改变了其多年的生活方式，促进了农村经济的发展. 摩托车行驶的路况复杂多样，既有等级公路，又有乡村土路，所承受的路面激励随机性强、变化剧烈，极易产生疲劳破坏. 因此摩托车使用寿命的预测受到越来越多的重视，成为摩托车行业市场竞争的重要指标之一.目前，国外发达国家摩托车产品的开发设计、模拟分析过程全部是计算机化和动态化的，而国内摩托车的设计水平还停留在测绘仿制、静强度校核的静态设计阶段. 由现代科技代替经验的设计，可以使摩托车产品性能更佳. 本文以某型摩托车为研究对象，应用MSC Patran，MSC Nastran和MSC Fatigue进行建模、仿真计算和寿命预测，以试车场采集的动态载荷谱作为激励，得到摩托车结构在频域上的动态应力分布和传递函数，应用频域振动疲劳分析方法[1]预测其结构疲劳寿命，为摩托车的结构改进提供依据.1 摩托车结构的有限元建模摩托车由很多不同结构、不同材料、形状各异的零部件组装而成，其主体骨架由车架和前后悬架组成，其他附件如发动机、油箱、前后车轮等连接其上. 根据摩托车工作时的实际状况，全面考虑各个部件总成对整车结构刚度、质量的影响，采用不同的方式进行建模，并作相应的简化处理. 摩托车计算机辅助工程年174 2006结构的有限元模型[2]如图1所示，共含有47 406个单元和51 022个节点.图 1 摩托车结构的有限元模型摩托车车架是摩托车的主要结构件，承受着复杂多变的动态载荷，其性能决定整车设计的成败.为了能够比较细致地反映车架结构的动态应力分布，预测其结构的疲劳寿命，采用板壳单元构建车架分析模型，并应用多点约束（MPC）将各构件连接起来构成整体.摩托车在行驶过程中承受动态载荷，其自身质量以及附加质量对摩托车的动态响应都起着至关重要的作用，因此在分析车架的动态应力和预测其疲劳寿命时，必须考虑包含附加质量在内的所有质量. 摩托车的自身质量363 kg，取单个乘员的质量70 kg，另加货物质量5 kg. 在这种情况下，附加质量与摩托车自身质量之比达到1︰5以上，因此这部分附加质量直接关系到车架结构的动应力分布以及局部构件的疲劳寿命预测，不可忽略. 在分析模型中，采用质量点模拟这些附加质量，并用刚性单元RBE 2将质量点与车架相连.另外，发动机处于车架结构的中心位置，刚度大，基本不变形，对于车架有很强的支撑作用，其质量同样不可忽略. 根据发动机的外形应用实体单元建模，采用均布质量. 前后减振器采用CBUSH 单元建模，并赋予非线性弹性特性. 轮胎模型简化处理，只取其弹性特性和阻尼及其质量，用质量单元和弹簧单元模拟.2 摩托车结构的疲劳寿命分析文中摩托车结构的疲劳寿命分析是模拟摩托车在试车场强化路面行驶条件下，采用试车场实验工况下采集的动态载荷激励，分析并预测摩托车的结构疲劳寿命.2. 1动态载荷谱的编制摩托车在试车场内的强化路面上以35 km/h的速度行驶，采集前后轮轴位置竖向和水平的加速度载荷. 强化路面总长1 620 m，主要包括沙石路、搓板路、小卵石路、比利时路和鱼鳞坑路5种. 采集激励信号时，摩托车承载一名驾驶员和若干测试仪器设备，共75 kg.根据经验，路面不平度激励频率范围一般在0~80 Hz之间，故截取0~80 Hz频段内加速度谱线作为激励. 又因为由实际的时间历程变换过来的频域谱线其横坐标过于密集，数据量过大，不利于计算，因此需要作必要的简化处理. 简化过程中，将0~80 Hz的分析频段划分为若干个0.1 Hz的小频段，取每个小频段内相应谱线的最高峰值作为其中心频率的幅值，峰值之间线性化处理，由此得到简化的激励谱线. 以前轮轴的竖向加速度谱线为例，通过将未简化谱线和简化谱线对比（见图2）可知，简化处理既保证必要的峰值不丢失，又大大减少数据量，不仅有利于计算，而且使寿命预测的结果偏于保守，说明简化处理是合理的.(a) 未简化加速度谱线(b) 简化后的加速度谱线图 2 前轮轴竖向加速度频域谱线2. 2 单位激励下摩托车动态响应分析应用频域振动疲劳分析方法进行结构疲劳寿命预测是以单位载荷下的频域振动应力分布作为疲劳分析的几何信息输入的. 因此，分别计算0~80 Hz 频段内对应前后车轴上的竖向和水平4种单位载荷作用下的摩托车结构上的动态应力分布. 发动机上的应力分布与摩托车的结构疲劳预测并不相关，其余板壳单元对应各个输出频率的应力分布作为频域增刊韩旭，等：某型跨骑式摩托车结构的疲劳寿命分析 175 振动疲劳分析的输入，图3为前轮竖向单位激励下对应32 Hz 的应力分布云图.图 3 前轮竖向单位激励下对应32 Hz 的应力分布云图2. 3 材料的S-N 曲线摩托车结构主要由5种材料组成，分别是08 F ，HG_R_08 F ，10号钢，20号钢和Q 235. 标准试样的疲劳试验，一般在转动弯曲疲劳试验机上进行. 在不同的载荷条件下得到试样在破坏时的循环次数，从而得到材料的S -N 曲线. 在条件不具备的情况下，可以由弹性模量、泊松比和强度极限生成一个粗略的S -N 曲线[3]，以08 F 和10号钢为例，其S -N 曲线见图4.图 4 08 F 和10号钢的S-N 曲线2. 4 摩托车结构疲劳结果分析摩托车在行驶过程中受到复杂的随机激励，频域振动疲劳分析方法在这种情况下比根据时域信号进行的瞬态动力分析更加快速有效. 在做频域振动疲劳分析时，采用的方法是Dirlik 法. Dirlik 法解决了频域振动疲劳分析的经验闭合解问题，可以应用Monte Carlo 技术进行全面的计算机模拟，是求解频域疲劳问题的最好方法. 由频域振动疲劳分析得到的摩托车结构的对数疲劳寿命分布见图5，这里所说的寿命，即循环周期的数目，是以摩托车在试车场强化路面行驶一圈为一个周期的.图 5 摩托车结构的对数寿命分布由寿命分布图可知，最低的寿命为0. 515个周期，出现在发动机支撑结构上，该结构属于悬臂梁结构，在梁的根部应力值较大，导致该处寿命偏低. 并且寿命最低值出现在悬臂结构的折边上，这种结构虽然可以起到一定加强刚度的作用，但是应力集中也比较明显，计算出来的寿命偏低，局部放大图见图6.图 6 发动机悬置支承结构寿命分布在不考虑计算寿命偏低的发动机悬置支撑结构的情况下，从整体上看摩托车结构的寿命分布比较合理，主要结构支撑件的寿命分布一般都在10个周期以上. 其中左右后撑管靠近货架的一端，出现较低的寿命，其值在10到20个周期之间，如图7所示. 这一分析结果与疲劳试验中得到的最先发生疲劳破坏的位置基本一致，说明该结构疲劳分析是可靠的.图 7 后撑管尾端寿命分布3 结论针对摩托车在行驶过程中受到复杂多变的随计算机辅助工程年176 2006机载荷，建立与摩托车实际运行状况相符的有限元模型，分析摩托车在试车场强化路面行驶时采集的动态载荷激励下的结构疲劳寿命，得出与试验基本一致的分析结果. 建模和分析过程中，对车载质量、发动机、前后减振器和车轮等采取保留基本特性、忽略具体外形的简化处理，并对试车场采集的动态载荷谱进行必要的简化. 这些简化不仅保证了分析结果的可靠性，也节约了计算时间，提高计算效率，说明这些简化措施基本合理.参考文献：[1] HALFPENNY A, 林晓斌. 基于功率谱密度信号的疲劳寿命估计[J]. 中国机械工程, 1998, 9(11)：16-19.[2] 张先刚, 石宁, 朱平, 等. 某125型跨骑式摩托车结构的动态特性研究[J]. 机械设计与研究, 2005, 21(1)：72-75.[3] MSC. Fatigue User Reference Manual[K].（编辑廖粤新）。

车辆疲劳耐久性分析、试验与优化关键技术

液压成型是一种利用液压原理将材料加工成所需形状的技术，在车辆制造中得到广泛应用，可以提高材料的成型质量和精度。
喷涂技术
喷涂技术可以提高车辆的外观质量和耐腐蚀性，如电泳涂装、静电喷涂等技术在车辆制造车辆疲劳耐久性研究展望
1
深入研究车辆疲劳损伤机理
2
3
深入研究金属材料疲劳裂纹萌生和扩展机理，包括微裂纹、界面裂纹等特殊疲劳损伤机理。
试验过程
01
安装样品
将选择的样品按照规定的安装方式安装在试验台上，确保安装牢固、稳定。
02
预处理样品
在试验开始前，对样品进行必要的预处理，如表面处理、涂层等，以消除样品本身对试验结果的影响。
数据整理
对试验过程中记录的数据进行整理，提取与疲劳耐久性相关的数据，如应力、应变、循环次数等。
数据统计
对提取的数据进行统计和分析，计算相应的指标和参数，如疲劳寿命、应力幅等。
优化设计
对新设计的发动机支架进行疲劳试验，并与原车型进行对比评估，以确保优化后的支架疲劳性能得到提升。
验证与评估
A
B
C
D
整体结构分析
利用三维扫描技术获取重型卡车的整体结构模型，进行详细的应力、应变分析。
优化设计
根据预测结果，对重型卡车的整体结构进行优化设计，如改变车身形状、增加支撑结构等。
验证与评估
针对不同使用工况和环境条件，进行疲劳寿命预测模型的修正和优化，提高预测的准确性和可靠性。
01
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研究新型高强度材料和先进制造技术，以提高车辆结构和零部件的抗疲劳性能。
发展车辆疲劳耐久性设计方法和优化策略，包括优化零部件的几何形状、受力分析和优化布局等。
探索基于健康监测和无损检测的车辆疲劳损伤监测与评估技术，及时发现和修复潜在损伤，延长车辆使用寿命。

车架疲劳台架试验及验证

车架疲劳台架试验及验证洪学臣【摘要】Use bench testing frame bending stiffness and torsional rigidity, the use of the gantry frame bending fatigue tests performed and torsion fatigue test, rapid test the reliability of the frame, and the use of finite element analysis to verify the situation under bench frame stiffness and stress distribution frame, combined with vehicle road test case to determine the accuracy of the bench.%利用台架检测车架的弯曲刚度和扭转刚度，运用台架进行车架弯曲疲劳试验和扭转疲劳试验，快速检验车架的可靠性，并运用有限元分析法验证台架试验状况下的车架的刚度和车架的应力分布情况，结合车辆的路试情况来判断台架试验的准确性。

【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】3页(P85-86,101)【关键词】车架;疲劳;台架试验;有限元【作者】洪学臣【作者单位】安徽江淮汽车股份有限公司，安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】U467.4CLC NO.:U467.4Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-85-03汽车行驶过程中大梁受力状况十分复杂，它不仅承载自重和载重量的静载荷，同时承受车辆运动中的动载荷。

在平坦的道路上行驶时，车架主要承受弯曲应力；在较差的路况下路面行驶时，车架上处产生弯曲应力以外，由于载荷重心偏离，车架及固定在车架上的部件产生扭转变形，横梁及固定在车架上的总成件阻碍这种变形，使车架产生扭转应力[1][4]；本文运用台架检测车架刚度，进行可靠性验证，并结合有限元分析法和车辆的路试情况，判断台架试验的准确性。

摩托车车架系统疲劳强度分析及寿命预估

Keywords: M otorcycle; Fram e; Fa tigue mach ine; Fa tigue strength; L ife pred iction
前言
摩托车车架主要损坏形式是疲劳破坏 ,一般先在局部区域产生裂纹 ,然后裂纹扩展导致断裂 ,给人身安全带来严重威胁。疲劳强度及寿命预估是评价摩托车可靠性的重要因素之一 ,疲劳试验是评价车架疲劳强度的主要方法 ,通过对摩托车车架系统结构进行疲劳强度分析及寿命预估 ,不但可以对现行摩托车剩余寿命进行评估 ,还能有效地指导新型摩托车的开发设计 ,具有十分重要的理论意义和实用价值。
3 新世纪优秀人才支持计划 (NCET - 05 - 0766)资助。原稿收到日期为 2006年 10月 23日 ,修改稿收到日期为 2006年 12月 22日。
2007 (Vol. 29) No. 10
朱才朝 ,等 :摩托车车架系统疲劳强度分析及寿命预估
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1 疲劳试验机的研制
对摩托车车架强度的考核主要通过整车的道路试验完成 ,因路试试验的条件、环境等因素使其与疲劳试验机相比开发周期延长 ,试验成本高且安全性差。因此开发针对我国摩托车实际情况的疲劳试验机 ,制定相关试验规范和试验标准 ,以代替产品开发初期的路试试验 ,具有十分重要的实际意义和经济效益。
摩托车车架系统承载全车和载荷的质量 ,以及摩托车在不平路面行驶时产生的冲击和振动载荷 , 其疲劳破坏形式属机械疲劳破坏。同时摩托车车架系统受到冲击和振动载荷都是随机的 ,在其结构内
产生的交变应力也是随机的 ,没有固定的应力幅度和频率 ,因而属于机械随机疲劳。在设计摩托车车架系统时 ,出于安全考虑 ,一般其设计名义应力都远小于材料的屈服极限 ,其使用寿命也要求较长 ,因此摩托车车架系统的疲劳属于高周疲劳 [ 1 - 2 ] 。但在实际过程中很难模拟随机路面的激励 ,摩托车车架疲劳试验机是在摩托车车架水平方向和垂直方向 ,施加对称或非对称循环激励载荷来模拟摩托车通过凸凹路面时给车架的冲击激励 [ 3 ] 。根据疲劳累计损伤原理、国内外摩托车行驶的自身特点以及摩托车车架系统的疲劳类型 ———机械高周疲劳 ,建立了基于车架结构、材料疲劳属性和变幅载荷谱下摩托车车架及悬挂系统可靠性疲劳寿命预测模型。对某摩托车车架系统疲劳强度和疲劳寿命进行了预估 ,并在车架疲劳试验机上进行试验验证 ,为车架疲劳强度分析及寿命预估提供了理论依据。

某摩托车结构疲劳寿命分析

C A M E O 凯模C A E 案例库w w w .c a m e o .o r g .c n 某摩托车结构疲劳寿命分析*黄泽好孙章栋鲁旭升肖荣基（重庆理工大学汽车学院重庆400050）摘要：以某摩托车数字样机为基础，在Hypermesh 中建立了车架的有限元模型，利用MSC．Nastran 进行了车架模态分析，得到车架的模态结果文件和模态中性文件．利用车架的模态中性文件以及整车CAD 模型，在ADAMS 中形成虚拟整车台架试验的多体动力学模型，并进行了仿真，得到车架各阶模态对应的应力形状时间历程文件。

在MSC．Fatigue 中读入车架模态结果文件和车架应力形状时间历程文件计算出了车架的疲劳寿命。

关键词：摩托车结构疲劳寿命数字样机MSC．Fatigue中图分类号：U483文献标识码：A文章编号：1671－0630（2011）05－0023－04Fatigue Life Analysis of A Motorcycle StructureHuang Zehao ，Sun Zhangdong ，Lu Xusheng ，Xiao Rongji Chongqing University of Technology （Chongqing ，400050，China ）Abstract ：The finite element model is established in Hypermesh on the basis of a motorcycle model．The re-sult file of the modal analysis and modal neutral file of motorcycle structure are generated through modal analy-sis in Nastran．Then a rigid-flexible coupling multi-body dynamics model is created in ADAMS by using the modal neutral file and the CAD model of motorcycle．DAC files of body are generated after multi-body dynam-ics analysis．In MSC．Fatigue ，the fatigue life analysis of the structure is executed using the result file of the modal analysis and DAC mode file．Keywords ：Motorcycle structure ，Fatigue life ，Virtual prototype ，MSC．Fatigue引言摩托车行驶过程中主要受到来自路面和发动机的激励，车架承受着行驶过程中的动载荷和静载荷［1］。

摩托车车架可靠性分析

摩托车车架可靠性分析摘要：对摩托车车架进行可靠性分析对保障驾驶者的生命安全，提高企业的声誉有着重要的作用。

本文分别通过Steinberg三区间法和MSC.Fatigue有限元分析软件分析计算摩托车车架的疲劳寿命，得到摩托车车架的可靠性分析结果。

关键词：摩托车车架；三区间法；有限元1.基于Steinberg三区间法车架的疲劳分析摩托车车架在摩托车长期的行驶中每时每刻都会受到疲劳破坏作用，最开始是在某个局部小范围内出现裂纹，然后由于摩托车长期的使用，车架的裂纹会逐步的扩散，直至钢管的断裂，情况严重时会给驾驶员的生命造成伤害，因此对摩托车车架的疲劳分析和对其进行寿命预测是分析摩托车车架可靠性的重要因素。

1.1.疲劳分析的相关概念疲劳是设备部件在其最大临界状态以内重复性的受到可以容许的力的作用而出现小范围内断裂的现象。

作用力的大小、变化幅度、受力点的位置变化以及受力的次数都是影响设备部件疲劳的主要因素。

通常在设备部件疲劳设计的相关问题研究中需要测定各种材料的P-S-N曲线和对应的疲劳极限。

1.2.摩托车车架疲劳失效理论设备部件在载荷的作用下会有一次失效、寿命失效和累计损伤失效这三种失效形式。

本文研究摩托车车架的疲劳失效主要考虑车架的累计损伤失效。

由于车架的受力是随机的过程，因此进行疲劳损害计算比较困难，为了简化过程，本文采用Steinberg的三区间法计算车架的疲劳损害，即车架在68%情况下，受力值区间为；在95.4%的情况下，受力值区间为；99.73%的情况下，受力值区间为。

因此就可以结合miner方法进行疲劳累计计算。

Miner是基于受力幅度的大小是固定值的情况下，假设材料在某个固定受力幅度i的情况下材料的寿命为Pi，在随机受力情况下，材料进行了pi次受力实验（pi，1，所以摩托车车架受到疲劳损害，并且已经被破坏了结构。

该方法虽然简单易行，但是只能机械判断在一定作用力下车架是否已经因为疲劳而被损坏，而不能具体算出车架的使用寿命。

发动机连杆疲劳强度试验及寿命预测方法研究_景国玺

结合图１有限元仿真分析结果可知，上述裂纹源处并非杆身安全系数最小部位，同时，由于Ｗ标志处裂纹源处无明显夹杂缺陷，结合后文残余应力测量发现，其失效与Ｗ字处残余应力的大小密切相关。而导致杆身另一部位疲劳失效的原因除了与断口组织出现夹杂缺陷有关外，还与试验中由于夹具安装不对中产生的附加弯矩有关，尤其当载荷系数增大时附加弯矩也随之增大，其影响变得更加突出。
通过通过通过杆身杆身（Ｗ）通过杆身（Ｗ）杆身（Ｗ）通过杆身（Ｗ）通过杆身杆身（Ｗ）杆身杆身杆身杆身杆身
２０１３年８月景国玺，等：发动机连杆疲劳强度试验及寿命预测方法研究 · ４３ ·
杆身处断裂，４号连杆试验过程中发生偏磨导致靠近小头过渡处杆身部位断裂，因此该样件结果无效。失效故障模式见图５ｂ。基于升降法原理和统计学方法计算得连杆最小安全系数约为１．７１。
（１．中国北方发动机研究所，山西大同０３７０３６；２．装甲兵驻６１６厂军事代表室，山西大同０３７０３６）
摘要：以某柴油机连杆为对象，系统地开展了疲劳强度、寿命的试验和数值预测研究工作。借助有限元分析技术，确定了连杆薄弱位置和疲劳试验方案，通过模拟连杆静态加载的电测试验验证了连杆部件疲劳试验系统的线性响应特性。疲劳试验结果显示，该连杆疲劳失效形式具有明显的规律性，裂纹位置出现在靠近小头杆身部位处和杆身某标志字处，通过残余应力测试发现标志字处的失效与残余应力大小密切相关。最后，建立了连杆疲劳寿命理论预测模型，将残余应力作平均应力处理，基于Ｈａｉｇｈ图考虑平均应力对Ｓ－Ｎ曲线的影响，预测了在不同载荷系数和残余应力作用下连杆标志字处的疲劳寿命和安全系数。该模型预测结果与试验值基本相符，可用于后续连杆疲劳寿命预测工作。关键词：连杆；有限元分析；疲劳试验；残余应力；疲劳寿命

某商用车车架台架疲劳寿命预测与提升

某商用车车架台架疲劳寿命预测与提升王树英;陈有松;石文山;韩红阳【摘要】During the fatigue torsion bench test of new-designed frame, the seam weld between 3# cross beam and rail cracked.The new frame didn't meet the fatigue life requirement of 200000 repeat cycles.To find the root cause of the failure and to propose improvement for frame, a FEM model of frame shall be developed to analyze bench test. Two different modeling methods of seam weld were compared and the better one was determined,Improvement was proposed by increasing the strength of connection between 3# cross beam and rail. The modified frame fatigue life was validated based on FEM method firstly.Bench tests then was carried on the modified frame.There is no crack occurred during the required fatigue life period.The root cause of crack and improvement can be quickly found by using FEM method,which can save time and money during product development process.%新开发商用车车架进行扭转台架疲劳试验时,第三横梁与纵梁连接处焊缝开裂,不满足车架循环次数20万次寿命要求;需要采用有限元法模拟车架扭转疲劳台架试验,以找出焊缝开裂原因并提出改进方案,比较不同焊缝建模方法计算所得车架扭转台架疲劳寿命,确定与台架试验结果吻合的焊缝建模方法;对车架焊缝开裂风险位置进行结构优化设计,提升纵梁横梁接头强度,先用有限元方法验证车架优化方案满足寿命要求后,再将优化后的车架进行台架试验,车架未发生开裂.应用有限元方法预测台架疲劳耐久寿命,可以找出焊缝开裂原因并快速验证优化方案,缩短产品开发周期.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】3页(P117-119)【关键词】车架;台架试验;有限元建模;焊缝;疲劳寿命;优化设计【作者】王树英;陈有松;石文山;韩红阳【作者单位】上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心;上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心;上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心;上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言对于非承载式车身的车型，车架是整车的装配基体和承载基体[1]，承载着汽车各总成，并承受着各种力及力矩。