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轻型汽车技术 2012(10)总 278 技术纵横 13 路谱采集与疲劳分析在当今汽车研发中的应用 陈 龙 (南京汽车集 团有限公司) 摘 要 汽车耐久性能一向被消费者视为当今汽车性能中最基本也是最重要的性能 之一．耐久性能的好坏直接影响到该车型在市场上的竞争力和在消费者心中的口 碑。因此，汽车耐久性能也是各汽车厂商在新车型研发验证项 目中放在首要位置 并全力 以赴确保无误的性能之一。 疲劳分析作为一种虚拟耐久试验的方法 ，为 缩短整车开发周期，避免设计失误 ，提供 了良好的基础。本文以某车型疲劳仿真计 算为背景，讲述了从道路谱数据采集到CAE疲劳分析的全过程。 关键词：汽车 耐久 疲劳 仿真计算 宏观裂纹，以及由于裂纹扩展而最终导致结构破 引 言 坏的过程。 汽车整车耐久试验作为验证汽车耐久性能的 2 道路谱数据采集 重要工具，是各个厂商在验证设计阶段必做的试 验之一，然而耐久试验由于其试验周期长，重复性 任何仿真计算都必须有输入激励作为前提。 差 ，受试验事故 、场地局限性等因素的影响，极易 车辆在全生命周期使用中受到的路面冲击和车辆 导致项 目进度延期，人力财务成本居高不下等问 自身产生的动力输出不断在整车各个部件上施加 题难以得到解决。因此，国外汽车厂商正逐渐放弃 力和扭矩，这些力和扭矩正是使车辆零部件产生 对大规模耐久性试验的依赖，进而转化为利用虚 疲劳损伤的主要原因。当然，车辆受热负荷影响而 拟开发和仿真技术在项 目设计阶段进行疲劳耐久 产生的零部件热损伤也是汽车设计所必须考量的 计算 ，在实车试验阶段对疲劳计算结果进行比对 问题。当今汽车所运用的材料中除了金属材料以 的研发方法。汽车平台化和模块化的开发思路为 外，还大量运用了橡胶、塑料、高分子材料等。疲劳 缩短整车开发周期做出了不小贡献的同时，也为 计算只可针对金属材料，轴承、橡胶件及塑料件的 虚拟开发和仿真技术的日益成熟和精确提供了支 疲劳寿命则无法通过疲劳计算的方法进行测算。 持。在汽车研发的发达国家，疲劳耐久计算已具备 金属材料的疲劳损伤不仅与其受力 (扭矩)的大 非常高的可信度，大有取代耐久试验之势。 小有关，且与所受力 (扭矩)的重复次数也有密切 的关系，且疲劳损伤值与力 (扭矩)的大小和重复 l 疲劳问题的背景 次数成正比关系。既然力 (扭矩)是产生金属疲劳 众所周知，疲劳失效是发生在机械工程领域 损伤的主要原因，那么在采集道路谱数据时这些 中一类非常普遍的物理现象，它的基本特征即表 参数也理所当然成为主要的采集参数，同时辅以 现为材料在低于其静强度极限的交变应力的持续 悬架运动行程、加速度信号等参考信号，为数据分 作用下，萌生多种类型的内部缺陷(如错位 、滑移、 析提供支持。 孔洞、微裂纹、应力诱发相变等)，并逐渐演化成为 本人经历的某车型疲劳仿真计算项 目的道路 14 技术纵横