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汽车构架器构件劳损裂缝端由解析
发布人员：网站管理员 新闻来源： 发布日期：2013-3-18
在试验过程中采用四种工况，工况1是试验场，按照规范进行实车路试，以反映用户正常使用条件下，减震器支座的疲劳寿命；工况2是在减震器支座开裂较多的使用地域按汽车正常使用要求进行路试，以反映路面对其寿命影响；工况3是在减震器支座开裂较多的使用地域，轮胎超过标准气压行驶，以反映轮胎气压对其寿命影响；工况4是在减震器漏油的情况下进行路试（试验地域同b），以反映减震器对其寿命影响。最后得到4种工况，3个测点的时间历程信号。
测试数据的处理及分析对减震器支座的应变信号进行雨流计数，结合对其材料疲劳特性的估计，对不同工况下的疲劳寿命进行预测；对减震器垂直载荷与其支座应变进行对比分析，以分析减震器上载荷与其支座的关系。
疲劳寿命的计算减震器支座所用材料st13，及其基本特性（抗拉强度）为270－370mpa，这里取其平均值σb＝320mpa，由于所用材料为低合金钢，对其应变疲劳特性按文献给出的方法进行估计如下。
εta＝εea＋εpa（1）这里，εta为总应变幅，εea为弹性应变幅，εpa为塑性应变幅。
式（1）中，εea＝σf′（2nf）b／eεpa＝ef′（2nf）ce＝210000mpa疲劳强度系数σf′＝1.5σb疲劳强度指数b＝－0.087疲劳延性系数ef＝0.59f疲劳延性指数c＝－0.58循环强化系数k′＝1.65σb循环强化指数n′＝0.15nf为疲劳寿命，则2nf为反向次数。
当σb／e≤0.003时，f＝1；当σb／e＞0.003时，f＝1.375－125σb／e。这里σb／e≤0.003，所以f＝1.0。
根据公式（1）可以得到如图3所示的应变寿命关系。
根据所测4种工况载荷谱，结合图3所示的材料疲劳特性，针对测点b，采用局部应力应变法对其疲劳寿命li（i＝1，2，3，4），及相对工况1（试验场工况）疲劳寿命l1进行计算，如1所示。
减震器垂直载荷与其支座应变对比分析从前面的研究发现，减震器损坏会使减震器支座的疲劳寿命下降99％还多。对于双向筒式减震器，它不仅在拉伸行程起到减小汽车垂直方向冲击载荷的幅值的作用，而且在压缩行程也起作用。如果是在压缩行程失效造成支座疲劳寿命下降，可以通过提高弹簧的刚度等方法来提高其疲劳寿命；如果是拉伸行程造成的，可以通过调节减振器阻尼系数的方法解决上述问题。从理论上讲，应该是拉伸行程是造成的疲劳寿命下降的主要原因，因为压缩行程起主要作用的是弹簧，而不是减震器，为了对这一问题得到进一步证实，需要对支座的应变与减震器的垂直载荷进行对比分析。
结论通过以上分析，可以得到如下结论：（1）汽车在试验场根据规范进行的可靠性试验，对减震器支座造成的疲劳损伤，要小于实际使用条件下减震器支座的疲劳损伤。这说明，在某些情况下，尽管汽车的可靠性满足国家试验规范要求，但不一定满足用户的实际使用要求，因而在汽车设计过程中，需要对用户的实际使用需求进行调查试验，不应把满足使用规范作为最高准则。（2）汽车行驶过程中，轮胎气压、减震器的状况会对减震器支座的疲劳寿命有较大影响，应该使汽车在轮胎规定气压下行驶。（3）减震器的损坏会对支座的疲劳寿命造成致命的影响，其疲劳寿命会比正常使用条件下降99％还多，因而在使用过程中减震器损坏后要及时更换。
测试数据的处理及分析对减震器支座的应变信号进行雨流计数，结合对其材料疲劳特性的估计，对不同工况下的疲劳寿命进行预测；对减震器垂直载荷与其支座应变进行对比分析，以分析减震器上载荷与其支座的关系。
疲劳寿命的计算减震器支座所用材料st13，及其基本特性（抗拉强度）为270－370mpa，这里取其平均值σb＝320mpa，由于所用材料为低合金钢，对其应变疲劳特性按文献给出的方法进行估计如下。
εta＝εea＋εpa（1）这里，εta为总应变幅，εea为弹性应变幅，εpa为塑性应变幅。
式（1）中，εea＝σf′（2nf）b／eεpa＝ef′（2nf）ce＝210000mpa疲劳强度系数σf′＝1.5σb疲劳强度指数b＝－0.087疲劳延性系数ef＝0.59f疲劳延性指数c＝－0.58循环强化系数k′＝1.65σb循环强化指数n′＝0.15nf为疲劳寿命，则2nf为反向次数。
当σb／e≤0.003时，f＝1；当σb／e＞0.003时，f＝1.375－125σb／e。这里σb／e≤0.003，所以f＝1.0。
根据公式（1）可以得到如图3所示的应变寿命关系。
根据所测4种工况载荷谱，结合图3所示的材料疲劳特性，针对测点b，采用局部应力应变法对其疲劳寿命li（i＝1，2，3，4），及相对工况1（试验场工况）疲劳寿命l1进行计算，如1所示。
减震器垂直载荷与其支座应变对比分析从前面的研究发现，减震器损坏会使减震器支座的疲劳寿命下降99％还多。对于双向筒式减震器，它不仅在拉伸行程起到减小汽车垂直方向冲击载荷的幅值的作用，而且在压缩行程也起作用。如果是在压缩行程失效造成支座疲劳寿命下降，可以通过提高弹簧的刚度等方法来提高其疲劳寿命；如果是拉伸行程造成的，可以通过调节减振器阻尼系数的方法解决上述问题。从理论上讲，应该是拉伸行程是造成的疲劳寿命下降的主要原因，因为压缩行程起主要作用的是弹簧，而不是减震器，为了对这一问题得到进一步证实，需要对支座的应变与减震器的垂直载荷进行对比分析。
结论通过以上分析，可以得到如下结论：（1）汽车在试验场根据规范进行的可靠性试验，对减震器支座造成的疲劳损伤，要小于实际使用条件下减震器支座的疲劳损伤。这说明，在某些情况下，尽管汽车的可靠性满足国家试验规范要求，但不一定满足用户的实际使用要求，因而在汽车设计过程中，需要对用户的实际使用需求进行调查试验，不应把满足使用规范作为最高准则。（2）汽车行驶过程中，轮胎气压、减震器的状况会对减震器支座的疲劳寿命有较大影响，应该使汽车在轮胎规定气压下行驶。（3）减震器的损坏会对支座的疲劳寿命造成致命的影响，其疲劳寿命会比正常使用条件下降99％还多，因而在使用过程中减震器损坏后要及时更换。