汽车后桥壳开裂的分析与改进

道路桥梁施工中的裂缝原因及其改进措施探析道路桥梁是人们出行的重要通道，对于城市的发展和交通的畅通起到了重要的作用。

但是，在道路桥梁的施工中，随着时间的推移，往往会出现裂缝等问题，影响了道路桥梁的使用寿命和安全性。

因此，本文将从道路桥梁施工中的裂缝原因及其改进措施进行探析。

一、裂缝的产生原因1、材料问题道路桥梁的施工使用的材料质量不佳，容易出现疏松、空鼓、开裂等问题。

2、施工工艺问题在道路桥梁的施工中，工人在处理混凝土时，可能会导致混凝土的水灰比例不均等，出现质量问题。

这些问题都在未来的使用过程中会逐渐显现出来。

3、环境因素道路桥梁在施工和使用过程中，难免会受到外部因素的影响，如气候、温度等变化。

这些因素容易导致道路桥梁的温度膨胀和收缩，从而导致桥墩的裂缝问题。

二、改进措施1、加强质量管理在道路桥梁的施工过程中，应该加强质量管理，确保所有材料的质量达到标准。

此外，应该对材料的制作和加工过程进行频繁的检测，确保混凝土的水灰比例均匀，避免出现质量问题。

2、选用合适材料道路桥梁的施工中，应该选择适合的材料，用于制造桥墩等重要构件。

这些材料应该有较高的抗压性和抗拉强度，能够承受外部环境的影响。

在道路桥梁的施工中，应该优化混凝土的施工工艺，保证混凝土内的空气被排泄，以避免疏松和空鼓的产生。

此外，在施工中还应该采取有效的加强措施，防止桥梁内部的温度过高，从而导致桥墩的裂缝问题。

4、加强维护在道路桥梁的使用过程中，应该定期进行检查，及时发现已经出现的裂缝，并采取相应的维护措施。

这些维护措施包括修复裂缝、更换疲劳的构件和加固桥体等。

综上所述，道路桥梁施工中裂缝的产生原因比较复杂，在施工中应该加强质量管理，选用合适的材料和改进施工工艺。

并且，在使用过程中要坚持定期检查，加强维护及时解决存在的问题，以保证道路桥梁的安全性和使用寿命。

图1㊀后壳盖开裂失效件分析测量故障件板厚为2.7~2.8mm,符合材料拉伸范围要求理论最小允许厚度1.98mm)㊂材料成分见表1,符合标准要P Cr Ni Cuɤ0.035ɤ0.1ɤ0.25ɤ0.0.010.01860.00340.002是焊接时焊渣飞溅到后壳盖表面,会在金属表面产生类似焊接的金相组织,并有一定深度的热影响区,降低后壳盖的强E-mail:576857534@㊂图2㊀球状颗粒附着壳盖表面沿断口试样横截面切取磨制金相试样,经3%硝酸酒精溶液腐蚀㊁清洗㊁干燥后,宏观照片如图3所示,焊缝㊁薄板的位置特征清晰可见㊂置于莱卡DMI5000M 金相显微镜下观察,断口处金相组织为铁素体+珠光体组织,裂纹两侧未见偏析㊁杂质㊁脱碳等现象㊂同时在金相试样上进行洛氏硬度测试,经沃博特洛氏硬度计检测,故障件的洛氏硬度为52HRB ,故障件金相组织和硬度均正常㊂图3㊀裂纹附近金相组织将断口试样经超声波清洗干燥后,置于TESCAN 扫描电子显微镜下观察,起裂区在内侧,为多点起裂,如图4所示㊂图4㊀断口14倍SEM 照片㊀㊀在起裂区未见明显的冶金缺陷,其形貌为准解理+撕裂,如图5所示㊂图5㊀起裂区800倍SEM 照片扩展区形貌为准解理+贝壳纹,如图6所示,为典型的疲劳断口特征㊂图6㊀扩展区1500倍SEM 照片从对故障件的分析结果可以看出,后壳盖属于疲劳断裂,但故障件本身除焊渣飞溅到表面之外,其他方面未见明显的质量缺陷,这就需要从后壳盖的设计及使用环境去判断引起本次失效的原因[2]㊂3　失效原因分析3.1㊀壳盖材料机械性能根据标准GB /T228.1 2010进行材料拉伸试验[3],如图7所示,试样厚度3mm ,宽度30mm ,材料下屈服强度为175MPa ,抗拉强度290MPa ,符合原材料供应商技术协议中定义的要求㊂图7㊀材料拉伸试样3.2㊀CAE 分析根据现在发布的行业标准‘QC /T533 1999㊀汽车驱动桥台架试验方法“中驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳试验的加载方法,建立CAE 分析模型(图8),得到桥壳后壳盖开裂区域应力为38MPa (图9),壳盖材料屈服强度为175MPa ㊂整车道路试验是按标准负荷加载的,没有发生超载情况,同时桥壳垂直弯曲疲劳台架试验已通过验证[4],且没有出现后壳盖失效故障㊂因此从CAE 分析及台架试验结果判断,后壳盖不可能在只承受垂向力作用下发生疲劳断裂㊂图8㊀CAE分析图9㊀后壳盖应力图3.3㊀路谱采集及台架对标基于故障件㊁原材料机械性能及常用工况CAE 分析结果均未发现异常,有必要对样件的使用环境进行路谱采集,以便进一步查找失效原因㊂应变片贴在后壳盖失效位置(图10),90ʎ为整车X 方向,0ʎ为Y 方向,45ʎ为Z 方向,在试验场地测试开裂位置处的应力应变㊂实测结果表明90ʎ方向(即整车X向)应力应变最大,最大值达到244MPa ,95%道路工况开裂位置应力值为103MPa (图11)㊂图10㊀开裂位置贴应变片图11㊀道路测试应力值根据路谱采集结果,欲在台架上模拟道路试验受力来复制整车上的故障模式㊂将装配主减速器壳体的桥壳总成样件,按主减速器壳体朝上的状态安装在试验台架上(图12),同时在开裂位置贴应变片以监控台架试验工况后壳盖受力与道路试验基本一致㊂共测试3台样件,均出现桥壳后壳盖开裂,开裂位置与道路试验一致㊂对台架试验开裂件进行检测,金相组织㊁材料成分等均正常㊂图12㊀台架试验装置3.4㊀焊接对材料性能的影响文中提到故障件表面有附着焊接时,飞溅到后壳盖表面的焊渣㊂在供应商现场抽取后壳盖表面附着焊渣的样件进行硬度梯度检测,判断焊缝热影响区范围以及焊渣的影响[5]㊂将样件磨制成金相试样(图13),分别进行硬度检测:(1)焊缝热影响区分析:沿图13箭头1方向进行硬度梯度检测,每隔0.5mm 取一个检测点,硬度曲线如图14所示㊂在焊缝区域任取一个点为测试起点(坐标位置0点),距离起点1mm 位置处为焊缝区域,该区域硬度最大为188HB ㊂从位置1mm 点开始,硬度快速下降㊂距起点位置1~2mm 区域为焊接热影响最大的区域,最低硬度为116HB ;距起点位置2~6mm 区域硬度逐步上升,位置6mm 点硬度152HB ,接近母材硬度(ȡ150HB ),焊缝热影响区域在1~6mm 范围㊂本次故障件开裂区域距离焊缝10mm ,因此焊缝热影响区对本次失效基本关联㊂图13㊀抽检试样图14㊀焊缝热影响区硬度梯度(2)焊渣的影响:沿图13箭头2方向进行硬度梯度检测,每隔0.2mm 取一个检测点,硬度曲线如图15所示㊂在焊渣区域任取1点为测试起点(坐标位置0点),距离起点0.2mm 位置处为焊渣区域,该区域硬度最大321HB ㊂从位置0.2mm 点开始,硬度快速下降㊂距起点位置0.2~0.4mm 区域为焊渣热影响最大的区域,最低硬度为137HB ;距起点位置0.4~0.6mm 区域硬度逐步上升,位置0.6mm 点硬度152HB ,接近母材硬度(ȡ150HB ),焊渣热影响区域在0.2~0.6mm 范围㊂从故障件分析来看裂纹有沿焊渣扩展趋势,焊渣对本次故障可能会有一定的影响,但不是关键影响因素㊂图15㊀焊渣热影响区硬度梯度通过以上分析,导致失效的主要原因是道路试验工况整车X 方向作用力大,后壳盖承载能力不足,需要对壳盖的材料进行重新选型㊂4㊀解决措施及验证根据路谱采集的结果,后壳盖材料选择热轧板SAPH440,屈服强度不小于305MPa ,抗拉强度不小于440MPa ㊂按照图12方式进行台架验证,完成80万次循环后,检查后壳盖是否开裂㊂原状态试样在完成80万次台架循环,后壳盖出现开裂;新材料试样,完成80万次循环,后壳盖未开裂,继续进行台架试验至185次循环,试样无裂纹,试验停止㊂台架试验寿命至少提升1.3倍以上,新状态样件也顺利通过整车道路试验考核㊂5㊀结束语综上所述,后壳盖失效是在整车X 向作用力下,后壳盖强度不足引起的㊂在实际工作中,后壳盖通常与桥壳壳体一起组成总成件,按行业标准‘QC /T533 1999㊀汽车驱动桥台架试验方法“中驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳试验进行验证,往往忽略了来自整车X 方向作用力的台架验证㊂本文阐述的后壳盖开裂是典型的失效案例,通过道路试验路谱采集和台架试验对标分析,可建立适用企业设计研发用的台架验证标准,为今后零部件开发提供理论依据,在设计初期就考虑到类似风险并规避,提高开发效率㊂参考文献:[1]刘惟信.汽车车桥设计[M].北京:清华大学出版社,2004.[2]李亚江.焊接冶金学[M].北京:机械工业出版社,2007.[3]刘春廷.材料力学性能[M].北京:化学工业出版社.2009.[4]邓开豪.汽车桥壳焊缝漏油原因分析及改进措施[J].装备制造技术,2008(4):131-132.[5]李晓丽,王俊杰,路强.汽车驱动桥后盖焊缝㊁渗油漏油原因分析及改进措施[J].汽车实用技术,2015(7):110-111,116.。

汽车后桥板簧的断裂分析摘要：整车可靠性耐久道路试验中，后桥板簧是重要试验验证对象，是影响整车性能的重要因素之一。

本文通过对耐久性道路试验中的后板簧断裂现象，应用设计复核、宏观分析、微观分析、金相分析、硬度检测等技术手段开展分析判断，阐述了后桥板簧表面凹坑缺陷、后悬架无减振器是造成板簧早期断裂的关键及实施优化的设计方案，为后续车型开发提供必要的经验积累。

关键词：汽车后桥板簧断裂前言板簧是汽车悬架系统的弹性元件，具有可靠性好、结构简单、制造工艺流程短、成本低等优点。

车板簧一般是由若干片不等长的簧片组成，簧片按照一定的组合方式使得板簧呈现线性或非线性弹性特征，在悬架系统中起到缓冲作用。

汽车在非平整路面上行驶时，在交互冲击载荷作用下，各片板簧有相对的滑动而产生摩擦，产生一定的阻力，促使车身的振动衰减。

板簧结构在商用车及轻小型车辆上应用广泛，实际应用场景中，在交变应力下板簧可能发生疲劳和断裂，故板簧应具有较高的疲劳强度和耐蚀等性能。

一、后板簧断裂案例某汽车后悬架根据该车型的总质量、底盘布置等特点，采用板簧结构，用于连接车身与后桥，且不装后减振器。

主要由三片不等长的钢板弹簧组成，并用夹箍将三片板簧固定，防止各簧片横向错位，在弹簧回弹将力传递给其他片，减少主板簧片的应力。

后悬架采用板簧结构，开发阶段需在试验场进行道路耐久试验验证，试验场给汽车提供各种类型的路面试验条件，满足零件的耐久试验要求。

在可靠性耐久道路试验中，3台试验车均出现了后钢板弹簧断裂的情况，在第一片到第三片板簧均有发生断裂情况。

二、后板簧断裂原因探讨为确定后桥板簧断裂的根本原因，应用设计复核、金相分析、硬度检查等技术手段开展分析。

1、设计复核应用CAE软件对板簧设计进行复核，对板簧应力分析结果与已量产车型进行横向对比，根据分析结果并结合设计经验，板簧设计满足设计要求。

按汽车行业标准QC/T 29035-1991对板簧进行强度台架测试，测试结果均不低于试验标准（板簧的疲劳寿命不小于8万次）。

某轻卡桥壳制动气室支架底座焊接处撕裂分析及改进作者：杨小见张硕猛耿广锐孙磊宁忠翼来源：《汽车科技》2019年第04期摘; 要：某轻卡在道路试验过程中出现后桥桥壳左侧制动气室支架焊接处撕裂拔起的危险情况，本文通过焊接失效分析得到焊接处撕裂原因，预测了撕裂起源位置，并通过有限元分析模拟轻卡后桥桥壳制动气室支架底座焊接处强度载荷工况，并对其气室支架底座结构及焊接方式进行改进设计，降低了各工况下桥壳的最大应力值，使其满足设计要求，规避风险。

关键词：轻卡;桥壳;撕裂;气室支架底座;CAE 分析中图分类号：U466; ; 文献标识码：A; ; 文章编号：1005-2550（2019）04-0082-04Abstract： During the road test of a light truck，the dangerous situation of tearing and pulling out at the welding place of the brake chamber bracket on the left side of the rear axle bridge shell.In this paper， the causes of tearing at welded joints are obtained by welding failure analysis， the origin of tearing is predicted， and the strength load condition of the brake chamber bracket is simulated by finite element analysis.The structure and welding method of the brake chamber bracket are improved and designed to reduce the maximum of the axle bridge shell each working condition stress value， and to meet the design requirements and avoid risks.某轻型载货车在坏路试验中行驶4282km时，后桥桥壳左侧制动气室支架焊接处撕裂拔起，如图1所示。

某驱动桥半轴套管断裂分析和优化设计发表时间：2018-10-29T10:11:01.057Z 来源：《知识-力量》2018年11月上作者：张瑞华穆玉峰[导读] 后桥是汽车的关键零部件，起着承受载荷和扭矩的作用，一旦出现断裂，将严重影响乘客的生命安全，故对其失效模式分析尤为重要。

本文对一款新型后桥在道路试验过程中发生半轴套管断裂的失效模式进行分析，通（精诚工科汽车系统有限公司，河北保定 071000）摘要：后桥是汽车的关键零部件，起着承受载荷和扭矩的作用，一旦出现断裂，将严重影响乘客的生命安全，故对其失效模式分析尤为重要。

本文对一款新型后桥在道路试验过程中发生半轴套管断裂的失效模式进行分析，通过材质检测及理论计算，对失效因素进行排查。

最终找到失效原因，并提出改进措施，避免再次失效，对提高汽车的安全性意义重大。

关键词：驱动桥；半轴套管；断裂引言驱动桥壳起着支撑汽车载荷的作用，同时还要承受制动载荷、静载荷所引起的较大弯矩和扭矩。

一旦桥壳出现断裂，将会影响整车安全，故对桥壳断裂失效模式分析意义重大。

现某公司有一款新设计后桥在搭配汽车进行道路试验可靠性试验过程中，行驶至强化路的石坏路时，左后驱动桥半轴套管发生断裂，需立刻分析原因并制定整改措施，避免再次失效断裂。

1、基本情况某厂生产的两根不同批号的汽车半轴套管在使用过程中发生断裂，断裂情况类似，均发生于中的R2.5mm过渡圆角处。

对其中一件半轴套管进行了断裂分析。

图纸要求半轴套管采用45Mn2钢管生产，产品硬度要求为220~270HBW。

2、加工工艺分析将该桥的未断裂边拆解后，需对轮毂内轴承颈R角进行测量为4mm，设计要求为4～4.4mm，故该内轴承颈R角是符合设计要求，但在R 角根部与轴承颈之间存在一台阶，此台阶在设计中是不存在的，此处R角仅有1mm，将会引起应力集中，容易产生裂纹。

针对台阶产生的问题进行一番调查后，发现是由于轴承颈需要经过粗车-精车-磨削三个步骤，在实际操作中，磨削轴承颈时并未磨轮毂内轴承颈R角，导致产生台阶。

客车车身骨架局部开裂问题分析与改进摘要：随着计算机科学技术的不断发展，国内外众多学者在客车坚固化方面做出了深入的研究。

利用灵敏度分析和遗传算法相结合的方法对客车车身进行优化设计，使客车质量得到了加固，完成了对客车车身的坚固化设计。

关键词：客车车身；骨架局部；开裂问题引言我国地区道路情况复杂多样，客车行驶在盘山公路或崎岖的道路上，车身骨架会受到反复弯扭复杂工况作用，若结构设计不合理，容易导致客车骨架局部开裂，造成行驶过程中的巨大安全隐患。

对于局部开裂早期的解决方法多数是凭借工程经验进行加强改进，随着计算机技术的高速发展，CAE有限元法在解决骨架局部开裂问题分析与改进中得到了较好的应用，同时可在设计方案阶段，充分优化与验证结构设计，为提高客车可靠性和安全性上提供了有效的方法。

1蒙皮开裂问题分析出现蒙皮开裂问题的试制车是一款纯电动客车，底盘车架由高强度钢焊接而成，车身前后围、左右侧围和顶围材料均为铝合金，连接以铆接为主、焊接为辅。

该试制车在进行汽车道路可靠性试验中，进度完成约40%时中门顶部出现蒙皮开裂问题。

根据路试工程师的描述，在进行可靠性试验过程中，整车中部抖动较明显，初步分析认为蒙皮开裂是由车身刚度不足造成的。

1.1有限元模型建立建立有限元模型时，用Hypermesh进行前处理。

为方便建模，忽略蒙皮和内外饰件等非主要承载结构，只保留客车骨架等主要承载结构。

车架和车身等主要承载结构全部采用壳单元模拟，焊接用刚性杆单元ＲBE2模拟焊缝，铆接则在接头与接触型材之间分布适当数量的ＲBE2单元来近似模拟铆钉连接，车架和车身之间通过牛腿连接。

在进行刚度分析时，对整车不加其他载荷，包括空调、电池、玻璃、地板及地板革、仪表台、控制器、座椅和驾驶员、乘客等质量，但进行强度分析时，则需按实际情况加载。

1.2进行弯曲刚度分析时不考虑重力，分别约束左后轮空气弹簧安装座处X，Y和Z方向与右后轮空气弹簧安装座处X，Z方向的平动自由度和左前轮空气弹簧安装座处Y，Z方向与右前轮空气弹簧安装座处Z方向的平动自由度。

某车型后背门开裂问题分析及解决李国亮;辛勇;师德钦【摘要】由于某车型后背门受力较大且比较集中,其后背门铰链安装点处钣金在前期道路试验中,多次出现疲劳开裂问题.为解决此问题,通过CAE分析,对耐久强度薄弱点直接进行加强,并对后背门限位方式进行优化,有效地提高了安装点强度,并减小行车中后背门摆动,成功地消除了该位置的疲劳开裂.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2014(000)009【总页数】2页(P54-55)【关键词】铰链安装点;疲劳开裂;CAE分析;后背门【作者】李国亮;辛勇;师德钦【作者单位】海马轿车有限公司;海马轿车有限公司;海马轿车有限公司【正文语种】中文某车型在海南试验场进行道路耐久试验时，多次反馈后背门上部铰链安装面出现焊点及钣金开裂问题。

文章结合CAE分析的结果和该部位结构及受力特点，提出了一系列优化方案，最终通过了道路试验验证，问题得到成功解决。

1 问题分析1.1 问题情形该车型前期开发时，在不同的道路试验里程出现后背门铰链安装点处，钣金和焊点开裂，开裂情形，如图1和图2所示。

裂纹从焊点处发展，向外延伸，随试验进行不断扩展。

图1 铰链安装面开裂情况1图2 铰链安装面开裂情况2对出现该问题的试验车和其行驶里程进行统计，如表1所示。

表1 某车型后背门试验问题统计表试验里程无法达到预期的要求，且试验车出现开裂频次很高，需要有针对性地进行强度分析，进行优化整改。

1.2 开裂区域耐久强度分析对后背门该部位进行耐久强度分析，分析结果，如图3所示。

从图3可以看出，可以看到铰链安装部位钣金存在4个主要疲劳损伤点，与道路试验中反馈的开裂部位完全一致。

按照前期设定的目标，损伤值不能超过0.2，否则开裂风险会大大增加。

图3中数值为分析计算的疲劳耐久累积损伤值与目标设定值的比值，要求BM（车身基础材料）≤0.2，S（焊点）≤1.0，W（焊缝）≤1.0，图3中红色和紫色区域即表示已超过目标值。

图3 后背门开裂区耐久强度分析结果该车型耐久强度分析是通过实测，获取标准工况下作用在车轮上的载荷谱，再通过多体动力学计算分解到白车身与悬吊系统的连接点上，结合有限元的非线性强度分析和失效疲劳分析，完成对基于实测载荷下的疲劳寿命的计算和预测，分析过程，如图4所示。