汽车车轮疲劳寿命预测方法的研究

2004123基于有限元分析的轿车后桥疲劳寿命预测彭　为　靳晓雄　左曙光(同济大学汽车学院,上海　200092) [摘要]　利用实测道路载荷时间历程,结合后轿有限元模型和材料属性,用LMS FALANCS 软件来预测轿车后桥的疲劳寿命,其分析结果与道路试验结果基本一致。

叙词:耐久性,有限元模型,疲劳寿命,预测,仿真Fatigue Life Prediction of Car ’s Rear Axle Based on FEM AnalysisPeng Wei ,Jin Xiaoxiong &Zuo ShuguangA utomobile School ,Tongji U niversity ,S hanghai 200092 [Abstract]　Based on the load history acquired by road test ,in combination with FiniteElement (FE )models of car ’s rear axle and material properties ,the fatigue life of car ’s rear axle is predicted by using LMS FALANCS.The analysis results coincide with the road test very well.K eyw ords :Durability ,Finite Element model ,F atigue life ,Predict ,Simulation 原稿收到日期为2003年11月10日,修改稿收到日期为2004年1月4日。

1　前言近年来,基于计算机辅助工程(CAE )的汽车零部件数字化寿命预测逐渐在世界各大汽车公司得到应用。

在许多情况下,分析人员可以预测疲劳危险点的位置,比较在给定的载荷下部件的不同设计造成疲劳寿命的差异。

轮对疲劳寿命预测理论与方法研究第一章绪论近年来，随着铁路运输行业的发展，轮对的疲劳寿命成为了人们关注的焦点。

因为轮对的故障不仅对运输效率造成影响，还可能引起严重的事故。

因此，轮对的疲劳寿命预测理论与方法的研究具有重要的实际意义。

第二章轮对疲劳寿命预测理论轮对的疲劳寿命与其寿命分布规律有着密切的关系。

日常使用中，轮对受到的载荷往往是不均匀的，从而导致局部区域的疲劳损伤累积，最终导致整个轮对的损坏。

因此，对轮对的疲劳寿命进行预测需要研究其寿命分布规律。

目前，轮对的疲劳寿命预测理论主要包括基于贝叶斯统计的方法、基于蒙特卡洛模拟的方法、基于计算机仿真的方法、基于有限元分析的方法等。

其中，有限元分析方法是最为常用的方法，其原理是将轮对的材料性质、载荷条件、形状尺寸等因素作为输入，通过数值计算得到轮对的疲劳寿命分布规律。

第三章轮对疲劳寿命预测方法基于有限元分析的方法是目前最为常用的轮对疲劳寿命预测方法，其核心是确定轮对的疲劳损伤分布规律，并据此预测轮对的疲劳寿命。

该方法的具体步骤包括：1. 建立轮对的有限元模型，包括轮辋、车轮胎等部件。

2. 确定轮对的载荷状态，包括轴重、车速等参数。

3. 使用有限元分析软件计算轮对的应力分布和应变分布。

4. 利用疲劳损伤积累理论计算轮对的疲劳寿命分布规律。

5. 对结果进行分析、评估和优化。

需要注意的是，该方法需考虑轮对所处环境的影响，如温度、湿度等因素。

另外，对于实际运营中所受到的不同行车条件，需采用多种载荷组合进行仿真，以确保预测结果的准确性。

第四章影响轮对疲劳寿命的因素轮对疲劳寿命受到多种因素的影响，下面列举部分主要因素：1. 轴重：轮对所受的轴重是影响疲劳寿命的主要因素之一。

2. 转向架结构：不同的转向架结构对轮对的疲劳寿命影响较大。

3. 材料特性：轮对材料的强度、韧性等性质决定了其疲劳寿命的上限。

4. 运营环境：温度、湿度、行车速度等环境因素会影响到轮对的疲劳寿命。

《铝合金车轮双轴疲劳试验数值模拟研究》篇一一、引言随着汽车工业的快速发展，车轮作为汽车的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到汽车的安全性和舒适性。

铝合金车轮因其轻量化、耐腐蚀、散热性好等优点，在汽车制造领域得到了广泛应用。

然而，铝合金车轮在使用过程中会受到复杂的应力作用，特别是双轴疲劳试验中的性能表现尤为关键。

因此，本文通过数值模拟的方法对铝合金车轮双轴疲劳试验进行了深入研究。

二、铝合金车轮材料与结构特点铝合金车轮具有轻量化、耐腐蚀、散热性好等优点，其材料主要由铝、铜、镁等元素组成。

在结构上，铝合金车轮通常采用铸造或锻造工艺制成，具有较高的强度和韧性。

此外，铝合金车轮的表面处理技术也日益成熟，如喷涂、电镀等工艺，提高了车轮的耐腐蚀性和美观度。

三、双轴疲劳试验原理及方法双轴疲劳试验是一种模拟实际行驶过程中车轮所受应力情况的试验方法。

该方法通过施加交替的弯曲和扭转力矩，使车轮在两个相互垂直的轴向上产生交变应力。

通过对车轮在试验过程中的应变、应力及疲劳寿命等数据进行监测和分析，可以评估车轮的抗疲劳性能。

四、数值模拟方法及模型建立本文采用有限元分析方法对铝合金车轮双轴疲劳试验进行数值模拟。

首先，根据实际车轮的几何尺寸和材料属性建立有限元模型。

其次，根据双轴疲劳试验的加载条件和边界条件，设置有限元模型的载荷和约束。

最后，通过求解有限元模型，得到车轮在双轴疲劳试验过程中的应力、应变及疲劳寿命等数据。

五、模拟结果分析通过对铝合金车轮双轴疲劳试验的数值模拟，我们得到了以下结果：1. 应力分布：在双轴疲劳试验过程中，车轮的应力分布呈现不均匀性，主要集中在轮辐和轮辋的连接处以及轮辐的弯曲部位。

2. 疲劳寿命：根据数值模拟结果，铝合金车轮在双轴疲劳试验中的疲劳寿命与实际使用情况相符，验证了数值模拟方法的可靠性。

3. 影响因素：通过对不同参数的模拟分析，我们发现材料属性、结构尺寸、加载条件等因素对铝合金车轮的双轴疲劳性能具有显著影响。

基于城市轿车循环行驶工况的汽车轮毂疲劳寿命预测
孙建鹏;宋渊
【期刊名称】《农业装备与车辆工程》
【年(卷),期】2014(52)4
【摘要】以16×7J铝合金轮毂为研究对象,依据国内城市轿车循环行驶工况,分析轮毂行驶载荷谱,此种编谱方法可以真实反映轮毂所受载荷大小和作用位置.通过有限元分析得到轮毂受力危险点的应力-时间曲线,提取每一循环修正后的应力幅值编制应力谱.依据疲劳分析理论结合轮毂的S-N曲线,把应力幅值作为疲劳分析的基本参数,将改进的Miner公式用于轮毂的疲劳寿命预测,最终以“循环公里数”度量轮毂疲劳寿命.
【总页数】4页(P28-31)
【作者】孙建鹏;宋渊
【作者单位】230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院;230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U461.7;U463.34
【相关文献】
1.基于模糊聚类的西安市区轿车行驶工况构建 [J], 蔺宏良;余强
2.基于模糊聚类的西安市区轿车行驶工况构建 [J], 蔺宏良;余强
3.基于有限元分析的轿车后桥疲劳寿命预测 [J], 彭为;靳晓雄;左曙光
4.基于焊缝疲劳寿命预测的某轿车后桥改进设计 [J], 寇宏滨;赵永昌;刘立刚
5.基于雨流循环计数法的货车转向架端梁疲劳寿命预测 [J],
S.H.BAEK;S.S.CHO;W.S.JOO;阎锋
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疲劳强度寿命预测疲劳强度寿命预测疲劳强度寿命预测是一项重要的工程任务，它可以帮助我们预测机械零件在特定的应力水平下的使用寿命。

这对于确保机械设备的可靠性和安全性至关重要。

下面是一种基于步骤思考的方法来进行疲劳强度寿命预测的例子。

第一步：收集材料数据首先，我们需要收集材料的相关数据。

这包括材料的化学成分、晶体结构、弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。

这些数据将为后续的疲劳强度寿命预测提供基础。

第二步：确定应力历史接下来，我们需要确定机械零件所承受的应力历史。

这可以通过分析零件的工作环境和使用条件来得出。

应力历史可以包括各种载荷情况，如静载荷、动载荷和交变载荷。

第三步：计算应力幅值和平均应力根据确定的应力历史，我们可以计算出应力幅值和平均应力。

应力幅值表示应力的波动范围，而平均应力表示应力的平均水平。

这两个参数对于预测疲劳寿命非常重要。

第四步：制定S-N曲线通过进行疲劳试验，我们可以得到不同应力水平下的疲劳寿命数据。

根据这些数据，我们可以制定S-N曲线，即应力与循环次数之间的关系曲线。

这个曲线将成为我们预测疲劳寿命的依据。

第五步：使用Miner法则进行疲劳寿命预测利用Miner法则，我们可以将不同应力水平下的循环次数加权，并将它们求和得到预测的疲劳寿命。

Miner法则基于假设，即不同应力历史的叠加对于疲劳寿命的影响是可加的。

第六步：验证预测结果最后，我们需要验证预测结果的准确性。

这可以通过进行疲劳试验来比较实际寿命和预测寿命来实现。

如果实际寿命与预测寿命接近，则说明我们的预测模型是可靠的。

总结：疲劳强度寿命预测是一项复杂的工程任务，需要进行多个步骤的分析和计算。

通过收集材料数据、确定应力历史、计算应力幅值和平均应力、制定S-N曲线、使用Miner法则进行预测，并验证预测结果的准确性，我们可以得出机械零件在特定应力水平下的使用寿命。

这将有助于确保机械设备的可靠性和安全性。

轿车轮毂疲劳寿命试验研究申富强;石胜文【摘要】轮毂影响着车辆的形式,是其重要的组成部分。

轮毂的疲劳寿命与汽车的安全质量有着千丝万缕的关系,其担负着汽车的重量,又与外形息息相关。

轮毂对其性能和外形要求较高,进行制作的过程难度很大。

现在的汽车在很多方面追求高速行驶,时速在不断提高,高速行驶的汽车最容易发生损坏的是轮毂,高速行驶中的轮毂疲劳破坏不仅对轿车本身有严重的影响,更影响着驾乘者安全。

【期刊名称】《企业技术开发：下旬刊》【年(卷),期】2016(035)006【总页数】2页(P56-57)【关键词】轿车轮;疲劳寿命;试验【作者】申富强;石胜文【作者单位】东风柳州汽车有限公司,广西柳州545005【正文语种】中文【中图分类】TH133.33汽车轮毂长时间行驶之后会产生疲劳状态，并且在行驶中所发生的碰撞，都让其成为工程设计人员在进行设计时候所需要考虑的重要因素。

疲劳寿命是衡量轮毂质量的一个非常重要的汽车使用的频率，以及人们对汽车的要求都让其寿命试验成为非常重要的产品检验途径。

疲劳试验的过程需要耗费的人力、物力较为严重，并且需要占用很长的时间，对于一些复杂实验则还需要增加相应的支出，并且该实验目前尚无法在试验机上实现。

当前阶段，在轮毂实验方面所使用的方法主要包括以下几种，即：有限元法、边界元法、离散单元法和有限差分法。

有限元法相对于实际情况来说，应用较为广泛。

可以说，有限元法的试验已经开始呈现出越来越广泛的取代之势，其代替了大量的实物试验，具有“虚拟实验”的代表性。

并且，依据相关资料显示，一个产品的应用只有在设计阶段进行有效实验，大部分问题都可以予以解决。

因此，通过大量的数据统计，计算方法的应用，以及典型的验证性，能够让试验的成本呈现出下降的趋势，并提高其相应的试验效率。

轮毂的台架试验主要包括疲劳强度的测试(弯曲疲劳和径向疲劳试验)和冲击强度的测试(冲击试验)。

轮毂是汽车的重要组成部分，其对于企业的安全驾驶，平稳形式，以及相关的牵引作用都具有重要影响，与能源消耗，驾驶员的劳动强度等等方面关系密切。

车身疲劳耐久评估方法简介不知道为什么小时候的我经常遇到需要弄断铁丝却没有老虎钳也没有小李飞刀的直接考验我智商的高光时刻。

虽然显然不能像非洲朋友那样牙咬手撕但我也不是没试过当然最后结局都是没成功。

后来可能是因为吃了家里唯一荤菜鸡蛋脑细胞发育了发现反复折弯再反复折弯铁丝就会突然断了。

至于铁丝为什么会突然断了我不知道反正就是断了。

再后来改革开放了日子好了能吃上猪肉了脑子也发育的差不多了其中的缘由也就慢慢的明白了。

一根铁丝，想要徒手拉断或者瞬间折断那几乎是不可能的，但是如果你将它反复折弯很多次便可以把它折断。

这其实就是铁丝被整疲劳了，发生了疲劳破坏。

因为铁丝等金属件在生产加工过程中会出现各种缺陷，比如宏观的气孔、杂质、表面划痕以及微观的晶体位错、滑移带等。

在外力作用下这些缺陷处会出现局部应力集中，当局部应力大于材料的屈服强度时便会萌生微裂纹，这些微裂纹在交变载荷作用下逐渐扩展，当扩展到一定程度时突然断裂。

铁丝的疲劳破坏过程中交变载荷水平较高，塑性应变起主导作用，疲劳寿命较短，属于应变疲劳或低周疲劳；当交变载荷水平较低，弹性应变起主导作用时，疲劳寿命较长，属于应力疲劳或高周疲劳。

高周疲劳在日常生活中更加普遍，因其交变载荷小，没有明显的塑性变形等前兆，不容易提前发觉，所以具有更大的危险性。

美国空军的一架F-15战斗机曾经在模拟空战时就出现了惊险的一幕，事故造成美军F-15战机大面积停飞，调查结果显示，事故起因于飞机上的一根金属纵梁发生了疲劳破坏。

图1 F-15战机疲劳破坏（图片源自网络）汽车作为我们日常生活中非常重要的代步工具，也是由大量金属件构成的。

当汽车行驶在道路上时由于路面的不平整，车身结构会受到交变载荷作用，从而产生微裂纹并逐渐扩展。

为了保证车身在整个设计生命周期内不发生疲劳破坏，我们需要对车身结构进行疲劳耐久性能评估。

评估方法可分为试验法及CAE（Computer Aided Engineering）仿真分析法，实际的项目开发过程中，两种方法相结合使用。