動力總成安裝支架焊接疲勞壽命預測

動力總成安裝支架焊接疲勞壽命預測

傳統汽車動力總成的安裝支架包含沖壓金屬件或薄板金屬件，通過焊接的方式連接在汽車上。安裝支架在汽車運行過程中需要承受動力總成和路面不平帶來的變負荷沖擊。在此沖擊下，往往會造成安裝支架的斷裂，而斷裂是否發生完全取決于焊接點的焊接強度。若能對焊接點的斷裂進行預測，即實現安裝支架疲勞壽命的預測，則能夠在早期設計階段滿足汽車安全性要求。在過去的30年里，基于有限元方法開發了多種用于薄板焊接結構疲勞壽命計算的預測方法。然而，這些預測方法只適用于理想的負荷條件下，應用范圍十分有限。若將這些預測方法應用到真實焊接結構和負荷條件下，則預測精度還需要提高。

預測結果與真實結果存在差異主要緣于，焊接往往造成焊接處附近區域內產生局部拉伸和殘余應力，使焊接處材料的機械特性發生改變。因而，對焊接處進行有限元分析時，必須考慮這些因素產生的影響。以商用車動力總成安裝支架為例，在進行疲勞壽命預測前，必須得知動力總成安裝支架所承受的變負荷，由此確定焊接處的應力分布。通過安裝在汽車上的三軸加速器確定安裝支架上的變負荷。采用商業化軟件MSC/Nastran通過疊加法，考慮焊接處的局部拉伸和殘余應力，對安裝支架進行模態和瞬態分析，并計算相應的模態應力和模態參數，依次確定安裝支架的疲勞壽命。將預測結果與臺架測試結果對比，發現兩者表現出良好的相關性，不僅對疲勞壽命的預測結果相同，對斷裂發生位置的預測結果也相同。

Edinilson Alves Costa et al.SAE 2016-36-0149.

編譯：李臣