[發明專利]一種電驅動總成差速器殼體的疲勞壽命分析方法

有效

• 申請號: 202110309875.X
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112989665B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 鄒喜紅;茍林林;袁冬梅;熊鋒;王超;蔣明聰;凌龍;王占飛
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/20;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 黃河

1.一種電驅動總成差速器殼體的疲勞壽命分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：建立電驅動總成差速器殼體的差速器殼體有限元模型；

S2：驗證差速器殼體有限元模型的精確性；

S3：計算驗證成功的差速器殼體有限元模型的單位轉矩載荷下應力關系；

通過如下公式表示差速器殼體有限元模型的單位轉矩載荷下應力關系：

∑U_iM_i＝∫_Ω{ε}^Tσ_id_Ω；式中：M_i表示虛外力即轉矩，計算時取1；U_i表示真實位移；Ω表示積分的場域；{ε}表示轉矩載荷引起的真實應變；T表示轉置；σ_i表示虛應力，即單位轉矩對應的應力；

S4：計算電驅動總成差速器殼體的材料S-N曲線，并根據材料S-N曲線計算對應的疲勞壽命與應力關系；

通過如下公式計算電驅動總成差速器殼體的材料S-N曲線：

S41：通過近似計算法估算電驅動總成差速器殼體的材料S-N曲線預估公式；

S42：根據缺口效應、表面粗糙度和加載方式修正材料S-N曲線預估公式；

S43：通過旋轉雨流計數法對電驅動總成差速器殼體所承受的載荷進行循環計數；

S44：通過Goodman算法修正電驅動總成差速器殼體所承受的載荷；

S45：得到電驅動總成差速器殼體的材料S-N曲線；

通過如下公式表示疲勞壽命與應力關系：

式中：σ_a表示等效應力；N_f表示疲勞壽命；β表示表面質量系數；ε表示尺寸系數；C_L表示加載方式，取0.58；K_f表示疲勞缺口系數；σ_f′表示疲勞強度系數；b表示疲勞強度系數；

S5：將電驅動總成差速器殼體在典型路面下的實測載荷譜作為載荷輸入，并根據單位轉矩載荷下應力關系計算對應的等效應力；然后根據等效應力以及疲勞壽命與應力關系計算評估電驅動總成差速器殼體的疲勞壽命。

2.如權利要求1所述的電驅動總成差速器殼體的疲勞壽命分析方法，其特征在于，步驟S1中，通過如下步驟建立差速器殼體有限元模型：

S11：使用三維軟件建立電驅動總成差速器殼體的三維模型；

S12：將所述三維模型導入到HyperWorks軟件中；然后采用二階四面體單元對所述三維模型進行網格劃分和網格加密，以得到相應的差速器殼體有限元模型。

3.如權利要求1所述的電驅動總成差速器殼體的疲勞壽命分析方法，其特征在于，步驟S2中，通過如下步驟驗證差速器殼體有限元模型的精確性：

S21：設置一個用于給電驅動總成差速器殼體施加扭轉載荷的試驗臺架結構，并在電驅動總成差速器殼體上設置多個應變測點；

S22：通過試驗臺架結構給電驅動總成差速器殼體施加扭轉載荷，并記錄各個應變測點的應變和應力，以得到相應的臺架試驗結果；

S23：建立一個用于給差速器殼體有限元模型施加扭轉載荷、且與所述試驗臺架結構相對應的有限元仿真模型，并在差速器殼體有限元模型上設置與電驅動總成差速器殼體上設置的多個應變測點相對應的仿真測點；

S24：通過有限元仿真模型給差速器殼體有限元模型施加扭轉載荷，并記錄各個仿真測點的應變和應力，以得到相應的仿真試驗結果；

S25：計算仿真試驗結果相對于臺架試驗結果的誤差值，若誤差值小于或等于設置的誤差閾值，則差速器殼體有限元模型的精確性驗證成功；否則，驗證失敗。

4.如權利要求1所述的電驅動總成差速器殼體的疲勞壽命分析方法，其特征在于，通過如下公式表示電驅動總成差速器殼體的材料S-N曲線：

式中：S₁、S₂表示應力值；b₁、b₂分別表示第一、第二疲勞強度指數；σ_b表示材料極限強度；SRI1表示應力階段范圍；Nc1表示疲勞轉換點。