车架台架疲劳试验方法研究

轿车后副车架多轴疲劳分析一辆轿车的后副车架是车辆的重要组成部分，它连接了车辆的后轴和车身，承受着车身重量和扭转力的作用。

然而，长期的行驶和较大的荷载容易导致副车架疲劳损伤和失效，影响车辆的安全性和稳定性。

因此，对轿车后副车架的多轴疲劳分析是非常重要的。

多轴疲劳分析是评估结构材料在复杂应力条件下的疲劳性能的过程。

在研究轿车后副车架的多轴疲劳行为时，需要了解车辆的荷载、驾驶条件和工作环境等因素，并采用合适的实验方法和数值模拟技术进行分析。

实验方法主要是通过在实际工作条件下的试验来研究疲劳行为。

例如，可以在实际道路条件下对车辆进行长时间行驶的试验，同时在后副车架的主要应力集中区域安装传感器和监控设备，实时记录和分析该部位的应力变化，并进行疲劳寿命测试。

该方法可以准确模拟真实的工作条件，但需要耗费较长时间和大量资源。

数值模拟技术是通过对车辆结构的材料和受力条件进行建模，并采用计算机软件模拟各种复杂应力场下的材料疲劳性能。

该方法可以模拟多种应力条件下的疲劳破坏模式，预测疲劳寿命，并进行优化设计。

但需要准确的材料参数和较高的数值计算能力。

一般来说，轿车后副车架的多轴疲劳分析需要考虑以下因素：1.荷载：轿车后副车架承受着车身和后轴的质量和加速、制动等力的作用。

因此，荷载是影响后副车架疲劳寿命的重要因素。

2.材料：后副车架的材料应具有较高的强度、塑性和韧性，以抵抗荷载引起的应力和变形。

同时，也需要考虑材料在不同应力下的疲劳寿命和破坏模式。

3.几何形状：后副车架的形状和尺寸影响了它的刚度和应力分布。

因此，需要进行优化设计，以减少应力集中和疲劳破坏的风险。

4.工作环境：轿车后副车架在不同的工作环境下，如高温、湿度、盐雾等条件下，也会受到不同的腐蚀和疲劳作用，因此需要特别考虑。

总之，轿车后副车架的多轴疲劳分析是保证车辆安全性和性能的重要环节。

通过合理的实验方法和数值模拟技术，可以准确评估后副车架的疲劳寿命和破坏模式，并进行结构优化，提高车辆的安全性和稳定性。

摘要车身是汽车的主要承载部分，是乘员的活动空间和货物的存放空间，对于承载式车身而言是悬架部件、底盘部件和车身附件的安装基础，也是承受各种交变载荷的关键部分，因此车身的结构性能十分重要。

目前车身强度的评价基本上都是建立在台架试验和道路试验相结合的基础上的。

其中台架试验方法及评价体系没有统一的规范，都是汽车企业经过多年的积累自行制定的，属于企业的内部规范和核心机密。

所以形成符合企业自身实际情况的车身强度台架疲劳试验方法和评价体系对企业开发新的车型是非常必要的。

本文研究的目的就是通过比较某微型汽车车身台架试验应力分布趋势和疲劳寿命分析总结出关于车身强度台架试验方法的一些规律和结论,从而指导汽车车身台架试验方法和评价体系的建立。

本文研究的整个技术路线是：通过多体动力学软件ADAMS将施加在悬架上的载荷等效到车身上；将其作为有限元分析的边界条件计算出车身的应力分布和疲劳寿命；根据计算结果进行实际应变测量；比较台架试验和计算分析得到的车身应力分布趋势和疲劳寿命，得出关于车身强度台架试验方法的一些规律和结论。

通过本文的研究，总结出了车身强度台架试验方法中关于中车身夹持的位置、载荷施加的方式、载荷施加的大小和载荷施加的频率等核心问题一些规律和结论，对车身强度台架试验方法和评价体系的建立有一定指导意义。

关键词：车身，有限元，试验方法，应力，疲劳寿命ABSTRACTBody is the most important component to support the vehicle,and it is the base of the suspension,chassis and accessories.Meanwhile,it is the key component of enduring the alternating load.So the intension of body is very important.At present, the estimate methods of body intension are bench test and road test.However,there have no unitive criterion,and the test methods were established by automobile manufactures with abundant experience and longtime accumulation.Therefore, establishing the own test methods of body intension is necessary to development of new vehicle for automobile manufactures.The purpose of this paper is to draw some conclusion about two body bench test methods by comparing the simulation results of bench tests and directs the establishment of the test method.In the paper,first,the author calculate the load of suspension to the body by multi-body-dynamic software ADAMS;then calculate the stress contours and fatigue of body;calculate the stress contours and fatigue of body; finally compare the simulation results between two bench tests and draw conclusion of test method.From the research,a few important regulation and conclusion about constrain location,load distribution,value and frequency of body intension bench methods.It is benefit to establish body intension test and evaluating system.Keywords：Finite Element Method,Body,Test Method,Stress,Fatigue1绪论1绪论随着中国改革开放的不断深入开展，汽车行业已经成为我国的支柱行业之一，新近公布的汽车产业政策提出：我国汽车行业的近期目标是在2010年前使我国成为世界主要汽车制造国，汽车产品满足国内市场大部分需求并批量进入国际市场。

试验时间要求：试验工程师：1 小时：72试验员：2 小时：134车辆/台架使用小时：5601、应用标准该标准的目的在于定义试验步骤，使用的设备以及使用块疲劳程序完全悬挂（前或后）批准的目标（继续）变更日期说明—95.12 第一版—新一拟定符合技术备忘录—97.12 第二版—更新了内容并增加了H1—99.12 第三版—在“应用标准”下增加了注释，修改了表A和表B中的值—01.04 第四版—修订了试验的时间要求P2 应用标准（继续）注：该规定的试验有降低有效性（~80%）相当于“高速之字形路线车辆上”或“之字形路线台架模拟”注重悬挂的释放与其他试验相比，试验时间更短（—10天替代60天）它采用的是：注重具体零件/设计用试验说明对比的初始项目开发阶段。

2.参考7-G0030 试验内容的有效性（PGE）0.00101 带有规定力矩螺纹紧固器的上紧（PME）0.00101 悬挂总成标准（PME）7-F5250 车辆悬挂的衬套和衬垫（PME）7-F6050 麦弗逊悬挂减振器—反应检查和台架试验（PME）7-F6150 悬挂的一般减振器（非结构减振器）（PME）7-F6250 阻尼块（PME）7-F6550 螺旋弹簧（PME）7-F5550 钢板弹簧（PME）7-F5150 球连接的特性（PME）7-F6200 上端减振器安装/连接衬垫3.试验设备●三轴疲劳试验台，MTS型完全用控制电器●T-RACMTS型控制信号管理的编程器●专用的486计算机●车辆底盘模型，模拟悬挂连接或者（如果是严格目的）车身的部分●6频道记录仪注：可以用相同的设备替代，但其特性必须等于或超过所替设备的性能P4 5 试验零件的重要性/有效性评价试验有效性的零件的权及特性零件类型有效性%(A) 权影响试验有效性零件主要特性最小制制造等级有效0.09 横架，底盘子材料、尺寸 C有效0.09材料、尺寸 C有效0.05 完全支柱材料、尺寸 C有效0.05 减振器材料、性能 C有效0.09 阻尼块材料、性能 C有效0.09 衬套材料、性能 C有效0.09 稳定杆材料、性能 C有效0.05 球连接材料、性能 C有效0.05 衬垫材料、性能 C有效0.09 支柱，转向横拉杆材料、性能 C有效0.09 减振器连接衬垫材料、性能 C有效0.08 螺旋弹簧、钢板弹簧材料、性能 C有效0.09 螺纹紧固器材料 C试验零件的有效位（%）=∑(A×B)=注：对于每一个零件，标准7-G0030中指明了评价三个不同等级的有效性%P5 6 基本操作6.1 得到设计技术文件（轴上重量、最大轨迹、悬挂移动、图纸或螺纹连接的标准上紧力矩）最新的总成图，并在试验内容名称中输入这些数据。

qc t 533-1999汽车驱动桥台架试验方法QC/T533—1999汽车驱动桥台架试验方法代替JB3803—84本标准适用于载货量8t以下〔不包括8t〕旳载货汽车及其相应旳越野车和大客车旳驱动桥，不包括半轴台架试验方法。

1本标准使用旳符号和对试验负荷旳规定1、1本标准使用旳符号统一规定见表1。

1、2对试验负荷旳规定1、2、1驱动桥总成静扭试验计算扭矩1、2、1、1按发动机最大扭矩按式〔1〕计算：1、2、1、2按最大附着力按式〔2〕计算：1、2、1、3驱动桥总成静扭试验计算扭矩Mp旳选取：取Mpe 与Mpф之中较小旳一个。

1、2、2驱动桥总成齿轮疲劳试验和锥齿轮支承刚性试验旳试验计算扭矩1、2、2、1按发动机最大扭矩按式〔3〕计算：1、2、2、2按最大附着力算：计算公式同1.2.1.2。

1、2、2、3驱动桥总成齿轮疲劳试验和锥齿轮支承刚性试验旳试验计算扭矩旳选取：取Mpe 和Mpф之中较小旳一个。

1、2、3驱动桥桥壳垂直弯曲疲劳试验负荷旳选取1、2、3、1最大负荷旳选取：被试车辆作载货车使用时，按该驱动桥载货旳满载轴荷2.5倍计算；作越野车使用时，按该驱动桥旳越野满载轴荷3倍计算。

试验时按上述两种负荷下静态所测旳应力作为静态和动态旳最大负荷旳标准。

1、2、3、2最小负荷旳选取：应力等于零时旳载荷。

2驱动桥总成静扭试验2、1试验目旳检查驱动桥总成中抗扭旳最薄弱零件，计算总成静扭强度后备系数。

2、2试验样品由托付单位提供符合设计图纸要求旳产品，取样3件，并附有必要旳设计工艺资料。

2、3试验方法2、3、1试验装置扭力机、XY记录仪、传感器等。

2、3、2试验程序2、3、2、1将装好旳驱动桥总成旳桥壳牢固地固定在支架上。

驱动桥总成输入端〔即减速器主动齿轮一端〕与扭力机输出端相连。

驱动桥输出端〔即半轴输出端或轮毅〕固定在支架上。

2、3、2、2调整扭力机力臂，使力臂在试验过程中处在水平位置上下摆动，并校准仪器。

万方数据工程与试验Ｊｕｎｅ２００９较近，这样应用Ｎｅｕｂｅｒ法则，从鼓包１４、１５点应变片的测餐信号和螺栓固定点处的局部应力——应变响应，并应用局部应力——应变法和雨流技术对这两点的疲劳损伤累积进行统计，结果见表１。

图１应变片贴片位置表ｌ１４点试验场和四通道台架的疲劳损伤数据对比试验方式循环次数ｎ疲劳寿命疲劳损伤总疲劳损伤从表ｌ可以看出，１４点ＳＥＶ（）ＴＥＳＴ四通道道路模拟试验台上的疲劳损伤与试验场的疲劳损伤的参数相对误差＝（０．０３００—０．０３０２）／０．０３０２≈０．７％；１５点ＳＥＶＯＴＥＳＴ四通道道路模拟试验台上的疲劳损伤与试验场的疲劳损伤的参数相对误差＝（ｏ．０３０１一ｏ．０３００）／０．０３００≈０．３％。

从试验结果分析可以得出，台架试验数据与试验场试验数据的数值结果很逼近。

３等幅加载试验对汽车前悬鼓包进行等幅加载试验，试验的同时对上述两点的应力应变进行采集。

对采集到的信号应用基于局部应力一应变法的疲劳寿命估算和等损伤原则，对这两点进行疲劳损伤估计，之后再与试验场进行对比，结果见表２。

从表１、表２可以看出，１４点等幅台架试验台上的疲劳损伤与试验场的疲劳损伤的参数相对误差＝（０．０３３３—０．０３０２）／０．０３０２≈１０．３％；１５点等幅台架试验台上的疲劳损伤与试验场的疲劳损伤的参数相对误差一（ｏ．０３２５－－０．０３００）／０．０３００≈８．３％。

从试验结果分析可以得出，台架等幅加载试验数据与试验场试验的数值结果很逼近。

·】４·表２１４点试验场和等幅台架振动的疲劳损伤数据对比试验方式循环次数１３．疲劳寿命疲劳损伤总疲劳损伤４试验结论从表１和表２可以看出，对汽车鼓包处用随机加载试验和用等幅加载试验得到的试验参数相对误差很接近。

这表明，对于这种具体的试件、装夹和加载情况，用等幅加载试验也能得出与用复杂得多、昂贵得多的随机加载试验相接近的试验结果。

根据分析得出，鼓包处的损伤主要由在垂直平面内的弯曲负荷所引起，所以在它们的随机加载试验中。

副车架疲劳台架试验及验证石云【摘要】应用有限元分析法对副车架的疲劳台架试验进行强度和疲劳分析,得到副车架的应力分布图、副车架寿命云图.通过分析,可以预测模拟制动工况的疲劳台架试验中副车架本体可能出现的强度及疲劳问题.【期刊名称】《传动技术》【年(卷),期】2012(026)001【总页数】5页(P44-48)【关键词】副车架;疲劳;台架试验;有限元【作者】石云【作者单位】上海交通大学机械与动力学院【正文语种】中文【中图分类】U463.32+4前言副车架可以看成是前后车桥的骨架，是前后车桥的组成部分。

副车架并非完整的车架，只是支承前后车桥、悬挂的支架，使车桥、悬挂通过它再与“正车架”相连，习惯上称为“副架”［2］。

副车架从整车装配、包装运输到正常的行驶，都要承受各种不同的载荷，载荷性质也不尽相同，包括冲击、静力、交变载荷。

车辆舒适、安全和轻量化对副车架在强度、振动、疲劳和质量方面提出了很高的要求。

本文运用有限元软件模拟实际的台架试验，对副车架强度进行分析，并在此基础上对副车架疲劳分析并校核。

1 有限元模型建立1.1 网格划分采用HyperMesh对副车架总成进行网格划分，单元采用四边形，焊缝模拟采用Shell模拟，长度与实际的焊缝长度相符。

橡胶衬套采用实体单元。

图1为副车架有限元模型。

1.2 材料定义钢板参数：弹性模量2.1×105 N／mm2，泊松比0.28。

图1 副车架有限元模型Fig.1 The cradle finite element model副车架有限元单元总数55658个，四边形单元总数54054个，三角形单元总数1604个，零件之间的连接采用837个刚性单元和16个梁单元进行模拟。

2 副车架疲劳台架试验验证分析为了验证副车架设计，对于样件必须进行台架疲劳试验。

副车架台架试验主要是针对车辆在使用过程中副车架常见工况进行，这些工况包括制动，转弯或者加速。

本章节针对制动工况和加速工况进行台架试验的CAE分析和验证，并进行了比对。

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。

中华人民共和国行业标准QC/T 293—1999代替ZB T21 003—89汽车半轴台架试验方法1 主题内容与适用范围本标准规定了汽车半轴静扭强度及汽车半轴扭转疲劳寿命试验的设备仪器、试验程序、试验结果的计算和评定。

本标准适用于非转向桥厂定轴载质量13t及13t以下各种汽车的全浮式半轴及半浮式半轴。

2 术语和代号2．1 本标准所用代号见表1。

2．2 半轴静扭破坏扭矩M半轴断裂时的扭矩或最大屈服扭矩。

2．3 半轴扭转疲劳试验终止寿命当半轴表面发生裂纹时半轴动态角位移变化率等于或大于10％动态角位移的寿命，定义为该半轴的试验终止寿命。

3 半轴静扭强度试验3．1 试验样品a. 试验样品必须符合设计图样要求。

b. 试验样品3件，并附有设计图样、技术参数和工艺资料。

c. 试验样品必须为随机抽样，抽样基数不少于200件。

3．2 试验方法3．2．1 试验设备仪器a. 扭力机；b. 函数记录仪；c. 动态电阻应变仪；d. 角位移传感器；e. 扭矩传感器。

综合测试精度≤2％。

3．2．2 试验程序a.半轴一端与扭力机输出端相连接，半轴另一端与固定支架相连接。

b. 安装时，要保证半轴轴线与扭力机轴线同轴，使半轴不受附加弯矩和扭矩。

c. 开动扭力机，缓慢连续加载直至半轴发生破坏为止。

记录并绘制扭矩——转角曲线。

3．3 数据处理3．3．1 半轴静扭强度失效后备系数K：3．3．2 试验计算扭矩M的确定j按发动机最大扭矩计算与按最大附着力计算，取两者中较小的一个。

3．3．2．1 全浮式半轴a. 按发动机最大扭矩计算时b. 按最大附着力计算时3．3．2．2 越野汽车半轴a. 按发动机最大扭矩计算时b. 按最大附着力计算时3．3．2．3 半浮式半轴a. 按发动机最大扭矩计算时b. 按最大附着力计算时，计算公式同 (6）式。

3．4 试验结果处理、a. 计算每根半轴静扭强度失效后备系数K，核对K值是否符合要求。

b. 根据试验数据、断口和金相组织分拆，写出试验报告。

主减速器台架疲劳试验等效方法研究
邹喜红;周擎;袁冬梅;肖谕凯;周玉婷;何萍
【期刊名称】《机械传动》
【年(卷),期】2024(48)6
【摘要】为了提高主减速器台架疲劳试验的准确性和效率,提出了基于实际行驶载荷谱的台架疲劳试验等效方法。

在采集用户和试验场实际行驶载荷谱基础上,基于雨流计数和精英策略非支配排序遗传算法关联用户路面,等效重构试验场道路工况和道路载荷谱。

为验证等效方法的有效性,建立主减速器有限元模型并进行静强度分析,验证了网格无关性和模型有效性。

结合瞬态动力学模型研究了不同转矩、转速与齿轮应力之间的关系,得到程序载荷谱幅值所对应的频次等效关系;结合转速与齿轮应力之间的关系和各转矩区间的转速概率密度分析,确定了各个等级载荷谱对应的转速,编制了旋转弯曲疲劳试验程序载荷谱;结合有限元模型,验证了编制载荷谱与原始载荷谱的等效关系。

结果表明,齿轮在等效载荷谱的作用下与原始载荷谱的损伤部位一致,损伤值最大误差为0.15%,并且加速了4.7倍。

【总页数】9页(P153-161)
【作者】邹喜红;周擎;袁冬梅;肖谕凯;周玉婷;何萍
【作者单位】重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室;重庆清研理工汽车检测服务有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
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