[發(fā)明專利]疲勞損傷與路試等效轎車復(fù)合梁式后橋臺(tái)架試驗(yàn)方法、應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810040476.2
• 申請(qǐng)日: 2008-07-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101315322A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫春方
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/32
• 分類號(hào): G01N3/32;G01M17/007
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 吳林松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車輛工程領(lǐng)域，涉及試驗(yàn)方法，尤其是后橋的疲勞性能試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

后橋的疲勞性能是汽車研發(fā)和生產(chǎn)以及使用中必須考慮的力學(xué)性能，一般通過(guò)在試車場(chǎng)工況下行駛的里程來(lái)考核。

后橋道路模擬試驗(yàn)：由六分力測(cè)量輪在試車場(chǎng)測(cè)得輪心處六分力與時(shí)間關(guān)系后，采用昂貴道路模擬試驗(yàn)裝置試驗(yàn)，一般后橋供應(yīng)商不具備該條件。

考慮研發(fā)成本和周期以及產(chǎn)品質(zhì)量控制，提出新的簡(jiǎn)單可行的實(shí)驗(yàn)室條件下臺(tái)架疲勞試驗(yàn)方法來(lái)考核后橋的疲勞性能顯得尤為迫切。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種疲勞損傷與路試等效的后橋臺(tái)架試驗(yàn)方法。

疲勞從根本上講是由于局部塑變?cè)诮惶鎽?yīng)力作用下，隨著損傷的積累而產(chǎn)生裂紋的過(guò)程。

疲勞壽命最大特點(diǎn)就是分散性大，壽命越長(zhǎng)，分散性越大。如采用標(biāo)準(zhǔn)試樣，當(dāng)壽命＜10⁵用應(yīng)變控制做低周疲勞試驗(yàn)時(shí)，相同應(yīng)變幅度下其壽命相差達(dá)一倍，當(dāng)壽命在10⁶～10⁷區(qū)域時(shí)，用應(yīng)力控制做疲勞試驗(yàn)時(shí)，相同應(yīng)力幅度，其壽命可相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。壽命估算一般有兩種方法，即應(yīng)變-壽命估算法及應(yīng)力-壽命估算法。應(yīng)力-壽命估算方法是建立在標(biāo)準(zhǔn)試樣即材料S-N曲線基礎(chǔ)上的一種估算方法。即常規(guī)疲勞設(shè)計(jì)法是以名義應(yīng)力為基本設(shè)計(jì)參數(shù)，按名義應(yīng)力進(jìn)行抗疲勞設(shè)計(jì)。而實(shí)際上，決定零件疲勞強(qiáng)度和壽命的是應(yīng)變集中(或應(yīng)力集中)處的最大局部應(yīng)力和應(yīng)變。因此，近代在應(yīng)變分析和低周疲勞的基礎(chǔ)上提出了一種新的疲勞壽命估算方法——局部應(yīng)力應(yīng)變法。

它的設(shè)計(jì)思路是，零構(gòu)件的疲勞破壞都是從應(yīng)變集中部位的最大應(yīng)變處起始，并且在裂紋萌生以前都要產(chǎn)生一定的局部塑性變形，局部塑性變形是疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展的先決條件。因此，決定零構(gòu)件疲勞強(qiáng)度和壽命的是應(yīng)變集中零構(gòu)件的疲勞壽命，只要最大局部應(yīng)力應(yīng)變相同，疲勞壽命就相同。因而有應(yīng)力集中零構(gòu)件的疲勞壽命，可以使用局部應(yīng)力應(yīng)變相同的光滑試樣的應(yīng)變-壽命曲線進(jìn)行計(jì)算，也可使用局部應(yīng)力應(yīng)變相同的光滑試樣進(jìn)行疲勞試驗(yàn)來(lái)模擬。光滑試樣應(yīng)變疲勞壽命關(guān)系式：Δσ/2＝σ_f′(2N_f)^b，

Δε_p/2＝ε_f′(2N_f)^C

循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變特性：Δσ/2＝K′(Δε_p/2)ⁿ′

Δε_t/2＝Δε_e/2+Δε_p/2，Δε_e/2＝Δσ/2E

n′-循環(huán)硬化指數(shù)，K′-循環(huán)強(qiáng)度系數(shù)，σ_f′-疲勞強(qiáng)度系數(shù)，b-疲勞強(qiáng)度指數(shù)，εf′-疲勞延性系數(shù)，c-疲勞延性指數(shù)。E-彈性模量。

汽車行駛工況非常繁復(fù)，外界輸入也非常復(fù)雜，通常在試車場(chǎng)進(jìn)行各種工況下的試驗(yàn)來(lái)等效汽車的實(shí)際行駛工況。對(duì)底盤零部件在汽車行駛時(shí)主要有試車場(chǎng)強(qiáng)化路來(lái)考核，強(qiáng)化路包含產(chǎn)品車使用過(guò)程中可能遇到的各種路面狀況，如拱形不平路、比利時(shí)形路、搓板路、薄餅駝背彎道、坡道、坑洼路、橫置枕木、薄餅障礙路、斜向坑洼路、轉(zhuǎn)向器測(cè)試彎道、混凝土駝峰路等。并將其特征按一定比例濃縮放大，使試驗(yàn)車在該道路上行駛一定里程相當(dāng)于在外界道路上行駛數(shù)倍的里程，起到強(qiáng)化作用，從而縮短試驗(yàn)周期。此時(shí)實(shí)測(cè)應(yīng)變較大，一般在幾萬(wàn)公里不發(fā)生疲勞破壞來(lái)考核，對(duì)于臺(tái)架疲勞試驗(yàn)，其壽命一般在(0.5-5)×10⁵這個(gè)量級(jí)，兩者屬低壽命疲勞范疇，局部應(yīng)力一應(yīng)變法是目前進(jìn)行應(yīng)變疲勞壽命分析最好的方法。

車輪力傳感器(Wheel?Force?Transducer)由垂向力、側(cè)向力、縱向力、橫擺力矩、俯仰力矩、側(cè)傾力矩六分力構(gòu)成。車輪力傳感器(WFT)習(xí)慣稱之為測(cè)量輪，WFT可實(shí)時(shí)測(cè)量車輛在實(shí)際運(yùn)行工況中地面作用于車輪的六分力，為整車及零部件道路模擬試驗(yàn)提供驅(qū)動(dòng)道路載荷譜，其他方面的應(yīng)用如數(shù)字模型的驗(yàn)證、為車輛計(jì)算機(jī)仿真提供輸入數(shù)據(jù)。

電阻應(yīng)變片測(cè)試技術(shù)目前已相當(dāng)成熟且已大量采用的一種實(shí)用的測(cè)試技術(shù)。任何物體在受力時(shí)均要發(fā)生變形，物體在力作用下會(huì)有拉、壓、彎、剪、扭等變形或它們的組合，據(jù)力學(xué)理論，其最大應(yīng)力應(yīng)變一般都發(fā)生物體表面，因此，測(cè)定物體的表面的應(yīng)變就有實(shí)際意義，而電阻應(yīng)變片恰恰是粘貼于物體表面測(cè)定物體表面應(yīng)變的一種非常有效的方法。

為達(dá)到前述目的，本發(fā)明的解決方案是：