[發(fā)明專利]汽車車身結(jié)構(gòu)疲勞壽命預測系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810202307.4
• 申請日: 2008-11-06
• 公開（公告）號: CN101393079A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱平;孟瑾;胡志剛;郭永進;李志敏
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01M17/007
• 分類號: G01M17/007
• 代理公司: 上海交達專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1.一種汽車車身結(jié)構(gòu)疲勞壽命預測系統(tǒng)，其特征在于，包括：路譜擬合模塊、車身載荷譜采集模塊、車身結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)分析模塊、車身低疲勞壽命危險位置辨識模塊、車身結(jié)構(gòu)疲勞壽命預測模塊，其中：

路譜擬合模塊根據(jù)同級別路面的速度功率譜在頻域范圍內(nèi)為常數(shù)的特點和國標車輛振動輸入-路面平度表示方法建立適合多種級別路面的路譜，然后根據(jù)實際場地試驗路面組成情況生成組合路譜，并將組合路譜發(fā)送給車身載荷譜采集模塊；

車身載荷譜采集模塊根據(jù)模態(tài)綜合法和多體動力學原理，建立由輪胎、懸架和車身等組成的剛?cè)岫囿w耦合系統(tǒng)，通過在組合路譜激勵下的虛擬臺架試驗測量車身在與懸架連接的位置承受的動載荷歷程，并將動載荷歷程傳輸給車身結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)分析模塊；

車身結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)分析模塊通過建立車身有限元模型和測得的車身承受的動載荷歷程，采用有限元分析方法結(jié)合慣性釋放技術(shù)獲得分別由重力產(chǎn)生的靜態(tài)載荷和路面激勵產(chǎn)生的動態(tài)載荷造成的車身結(jié)構(gòu)響應(yīng)，并將兩種車身結(jié)構(gòu)響應(yīng)傳輸給車身低疲勞壽命危險位置辨識模塊；

車身低疲勞壽命危險位置辨識模塊使用獲得的車身在重力產(chǎn)生的靜態(tài)載荷和路面激勵產(chǎn)生的動態(tài)載荷下的車身結(jié)構(gòu)響應(yīng)，采用單軸應(yīng)力狀態(tài)假設(shè)的S-N方法，尋找車身低壽命的零件位置作為危險位置，并對危險位置進行“雙軸性”分析，分析動態(tài)載荷作用下車身板殼平面內(nèi)的兩向主應(yīng)力幅值及相位隨時間變化信息，對于主應(yīng)力幅值和相位隨時間變化不規(guī)則的節(jié)點，將該危險位置輸入車身結(jié)構(gòu)疲勞壽命預測模塊進行精確疲勞壽命預測，對于變化規(guī)則的節(jié)點，直接采用S-N方法預測疲勞壽命；

車身結(jié)構(gòu)疲勞壽命預測模塊針對車身低疲勞壽命危險位置辨識模塊識別的車身結(jié)構(gòu)危險位置，根據(jù)多軸疲勞損傷計算中的臨界面法，選擇能夠綜合考慮拉伸、剪切綜合作用的Fatemi-Socie損傷參量，計算循環(huán)周期內(nèi)每一時刻經(jīng)過該危險位置的任一方向上該損傷參量的值，取最大值為當前時刻該位置的有效損傷，采用邁納線性累計損傷準則計算一個振動周期內(nèi)該危險位置的總損傷，最后對照材料的損傷-循環(huán)壽命特性，精確預測疲勞壽命。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車車身結(jié)構(gòu)疲勞壽命預測系統(tǒng)，其特征是，所述路譜擬合模塊，通過試驗測定或參考國標獲得多種等級路面的不平度信息，采用隨機白噪聲激勵，根據(jù)左右輪相干性和前后輪延時性，獲得單種路面下四輪路譜信息；根據(jù)試驗要求和場地條件，組合實際場地試驗時的綜合路譜信息，并調(diào)整兩級路譜接合處的斜率，避免在不同級路面過度位置出現(xiàn)過大沖擊。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車車身結(jié)構(gòu)疲勞壽命預測系統(tǒng)，其特征是，所述車身載荷譜采集模塊，通過建立車身有限元模型進行模態(tài)分析，提取足以覆蓋路面激勵主要頻段的前N階模態(tài)信息，使用模態(tài)信息建立柔性車身；根據(jù)試驗獲得的懸架及輪胎特性參數(shù)建立多體底盤模型，采用能夠正確模擬底盤零件連接方式的運動副和彈性墊圈保證底盤結(jié)構(gòu)連接的正確性；將柔性車身和多體底盤通過彈性支撐連接，并在連接處設(shè)置載荷傳感器，實現(xiàn)整車虛擬裝配。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的汽車車身結(jié)構(gòu)疲勞壽命預測系統(tǒng)，其特征是，所述車身載荷譜采集模塊，在整車四個輪胎下設(shè)置虛擬激振臺架，以路譜擬合模塊提供的組合路譜信息作為激振源，仿真實車在場地行駛的運動特性，并提取每個傳感器的縱向、橫向和垂向的動載荷歷程，作為車身結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)分析模塊的輸入。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車車身結(jié)構(gòu)疲勞壽命預測系統(tǒng)，其特征是，所述車身結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)分析模塊，將提取的動載荷歷程分解成重力產(chǎn)生的靜態(tài)載荷和路面激勵產(chǎn)生的動態(tài)載荷，采用有限元分析方法結(jié)合慣性釋放技術(shù)計算結(jié)構(gòu)應(yīng)力，根據(jù)靜態(tài)載荷計算車身自重下的應(yīng)力分布，根據(jù)動態(tài)載荷計算車身結(jié)構(gòu)動態(tài)應(yīng)力分布，其中車身自重造成的靜態(tài)應(yīng)力會影響材料的疲勞特性，而動態(tài)應(yīng)力分布是產(chǎn)生疲勞的根本原因，將兩種車身結(jié)構(gòu)響應(yīng)傳輸給車身低疲勞壽命危險位置辨識模塊。