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某车型拉线支架断裂分析.doc
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某车型拉线支架断裂分析
摘 要:车辆满载情况下,在坏路行车时,车轮上下跳动时拉线支架受到拉力大于材料本身的屈服极限,导致行车过程中拉线支架受力断裂。
关键词:断裂;宏观;微观;屈服极限
1 背景
1.1 在某新车型进行试验场坏路可靠性验证时,行驶1041Km后,出现驻车制动拉线支架断裂问题(该支架借用支架,原车未出现断裂现象);
1.2 连续对2辆试验车进行满载情况下坏路路试试验,全部出现驻车制动拉线支架断裂问题,且2辆试验车驻车制动拉线支架断裂位置相同。
2 断裂原因分析
2.1 断口观察分析
2.1.1 宏观观察
①断口较平整,无明显塑性变形;②断裂起始于拉线支架装车后的前(车头)端;③裂纹起始区域及其附近裂纹扩展区域可见微弱的放射棱线特征;④裂纹扩展后期可见明显的扩展棱线。
2.1.2 微观观察
①断口裂纹源,呈点源断裂特征;②局部可见韧窝及微弱的解理断裂特征;③裂纹扩展中前期局部可见沿晶、韧窝及滑移线形貌,疲劳辉纹特征明显;④裂纹扩展中后期可见较明显的疲劳条带形貌。
结论:断裂驻车制动拉线支架无原始裂纹,断裂起始于拉线支架一端,为疲劳断裂。
2.2 支架疲劳断裂分析
2.2.1 化学成分及力学性能分析
①通过试验数据及标准要求对比分析,试验数据满足《GB/T3077-1999》中ST12的元素比例要求,因此材料的化学成分合格。②故障件批次材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率均满足标准要求。
机械性能
[ST12 \抗拉强度(MPa) \屈服强度 (MPa) \伸长率δ(%) \ 标准
实测\270-410
306 \130-280
178 \≥28
42 \]
2.2.2 理论计算及试验分析
对驻车制动拉线支架进行应变测量实验
应力应变试验是使用应变片采集应变数据,经过软件分析处理,得到响应的应力谱的过程。
应变:设杆件原长为l,在轴向拉力F作用下,杆长变为(l+△l),则杆的轴向变形与杆件原长的比值为轴向正应变,即ε=△l/ l;
应力:轴向拉压试验表明,在比例极限内,正应力σ与正应变ε成正比,即σ=E× ε,其中比例系数E称为材料的弹性模量,其值随材料而异。
根据驻车制动拉线支架开裂位置及CAE分析结果确定测量点,并在相应的测试位置粘贴应变片,装在试验车上进行路试试验。
2.2.3 试验结果:拉线支架二在行车过程中受到的最大应力为385MPa,大于材料的屈服极限280MPa,存在开裂风险。
2.2.4 问题真因:车辆满载情况下,在坏路行车时,车轮上下跳动时拉线支架受到拉力大于材料本身的屈服极限,导致行车过程中拉线支架受力断裂。
3 整改方案
结构调整:将拉线固定支架更改为活动支架,消除拉线支架受的拉力。
[状态 \\\改进前状态:
拉线支架铆压在拉线上,固定不动。\\\改进后状态:
拉线支架套在拉线上,可以自由滑动。\\\]
4 效果验证
对改进后驻车制动拉线支架二进行应变测量实验:
测得改进后拉线支架受到的应力最大为121MPa,安全系数为2.3,满足使用要求。安全系数计算公式: 安全系数=屈服极限/设计应力
[车型 \试验结果 \安全系数 \该进前
改进后 \385MPa
121MPa \0.7
2.3 \]
5 验证结果
通过以上试验验证,将驻车制动拉线支架二由固定支架更改为活动支架确定为最终方案。对改进后产品搭载3辆试验车进行搭载路试,无问题反馈。
6 经验总结
6.1 通过本次整改验证,了解了驻车拉线模拟装车后的摆动试验方法,为后期研发过程、问题整改过程提供了试验方法;
6.2 新车型直接借用零部件时需做好充分验证;
6.3 产品借用时运用尺寸核算、台架试验及整车路试等方法进行验证,保证产品满足整车性能要求。
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