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Z型鋼板彈簧的疲勞壽命預(yù)測(cè)和驗(yàn)證方法

整車(chē)或部件的壽命預(yù)測(cè)是評(píng)價(jià)車(chē)輛性能的一個(gè)重要方面。而進(jìn)行車(chē)輛疲勞壽命預(yù)測(cè)主要是通過(guò)車(chē)輛試驗(yàn)進(jìn)行。車(chē)輛試驗(yàn)測(cè)試是了解設(shè)計(jì)耐用性的最簡(jiǎn)便方法。對(duì)設(shè)計(jì)工程師而言，組件測(cè)試是最快、最簡(jiǎn)單、更具成本效益的驗(yàn)證方法。汽車(chē)制造商對(duì)車(chē)輛疲勞壽命預(yù)測(cè)和特定部分的驗(yàn)證方法有直觀認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，本文研究了Z型鋼板彈簧的疲勞壽命預(yù)測(cè)和驗(yàn)證方法。

首先，Z型鋼板彈簧組件測(cè)試結(jié)果用于其S-N曲線上，判定完成耐久性試驗(yàn)后的剩余壽命。有限元的相關(guān)性通過(guò)速度測(cè)量試驗(yàn)、部件試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)、應(yīng)變儀對(duì)鋼板彈簧的測(cè)試得到。信息采集系統(tǒng)獲取車(chē)輛耐久性試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理工作。

有限元模型構(gòu)造模擬車(chē)輛與試驗(yàn)臺(tái)的邊界條件。有限元的邊界條件被適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)化。鋼板彈簧是仿照六面體單元和單元尺寸，直到獲得足夠的收斂。有限元相關(guān)性被兩個(gè)不同的彈簧特性分析得到，且有限元模型的剛度幾乎具有相同的偏差，但符號(hào)相反。根據(jù)這一結(jié)果，彈性模量變化不作為相關(guān)因子。

對(duì)Z型鋼板彈簧進(jìn)行恒定幅度臺(tái)架試驗(yàn)和可變振幅試驗(yàn)，這兩個(gè)試驗(yàn)的區(qū)別是不變振幅臺(tái)架試驗(yàn)包含690107個(gè)周期（B50壽命），而可變振幅試驗(yàn)對(duì)鋼板彈簧和車(chē)輛的測(cè)試周期將近3618000。

除此之外，兩個(gè)試驗(yàn)之間的不規(guī)則因子也不同。臺(tái)架試驗(yàn)的不規(guī)則因素是1，而可變振幅試驗(yàn)的不規(guī)則因素是0.52。

將有限元分析得到的Z型鋼板彈簧的變形和測(cè)試臺(tái)的結(jié)果對(duì)比，偏差為3.94%。通過(guò)有限元應(yīng)變分析和疲勞分析可以得到Z型鋼板彈簧的最大應(yīng)變位置和疲勞損傷最大位置，而且應(yīng)變和損傷最大位置的偏差分別為16.84% 和17.92%，說(shuō)明了有限元分析可以較高精度預(yù)測(cè)Z型鋼板彈簧的疲勞壽命。

刊名：Procedia

Engineering（英）

刊期：2015年第101卷

作者：Mahmut Duruú et al

編譯：孫堅(jiān)