汽车车身设计-第七章.pptVIP

1.瞬态响应分析 两种数值方法：直接法和模态法 模态法：利用结构振型缩减并解耦运动方程，是数值求解一个较小的非耦合方程系统，然后将各个模态响应叠加得到瞬态响应结果 模态法的基本点在于将物理坐标转换为模态坐标 第五节 结构应力响应计算 一、载荷 二、惯性释放分析 三、应力影响系数和线性叠加 四、模态应力计算 2. 模态叠加应力 对于第i阶模态，在结构某位置 的应变向量可表示为 模态应力张量为 单元的应力张量 第五节 结构应力响应计算 一、载荷 二、惯性释放分析 三、应力影响系数和线性叠加 四、模态应力计算 3. 边界条件和载荷条件 1）无约束结构 计及整车的重量和地面的平衡力，启动惯性释放功能，进行静态计算，求得所需的车身安装部位通道载荷；再用有限元软件进行正交模态分析，并求车身结构响应 2）预载荷的影响 结构的模态响应受边界条件的影响，且预载荷对结构的动态特性或疲劳特性的影响可能很大，所以预载荷对刚度的影响在以后的动态分析中不能忽略 第五节 结构应力响应计算 一、载荷 二、惯性释放分析 三、应力影响系数和线性叠加 四、模态应力计算 4. 疲劳寿命预测 1）完成整备车身的模态分析 2）确定疲劳损伤分析方法 准静态法 模态法 3）计算疲劳应力，以及疲劳损伤 第五节 结构应力响应计算 一、载荷 二、惯性释放分析 三、应力影响系数和线性叠加 四、模态应力计算 1. 单轴疲劳应力 （1）Von Mises一维当量应力 将多轴应力历程转化为单轴当量应力历程 （2）临界平面应力 假设产生裂纹的原因是来自正交于开裂平面的应力，且认为开裂面是不变的 用于预测单元内部该平面上的损伤程度 第六节 单轴疲劳寿命预测 一、危险单元的选择 二、单轴疲劳寿命的预测方法 2. 应力排序和单元分类 应力排序 为识别危险单元，需要对所有样本事件下各单元进行排序和分类 整个应力时间历程中，各单元主应力范围值 单元分类 根据各单元最大主应力范围值，按每隔100MPa的主应力范围取为一类。各类分别存放在多层文件夹中 第六节 单轴疲劳寿命预测 一、危险单元的选择 二、单轴疲劳寿命的预测方法 1. 应力直方图 每个危险单元，计算其所有时间步的主平面角，并构造应力直方图 第六节 单轴疲劳寿命预测 一、危险单元的选择 二、单轴疲劳寿命的预测方法 2. 应力修正 （1）应力应变关系修正 当应力达到屈服极限时，需要选择名义主应力，计算实际的非线性应力和总应变 第六节 单轴疲劳寿命预测 一、危险单元的选择 二、单轴疲劳寿命的预测方法 2. 应力修正 （2）平均应力修正 平均应力修正 材料失效时反复交变次数修正 有平均应力修正时 无平均应力修正时 第六节 单轴疲劳寿命预测 一、危险单元的选择 二、单轴疲劳寿命的预测方法 3. 疲劳累计损伤和寿命计算 疲劳累积损伤理论是疲劳分析的主要原理之一 损伤,是指在疲劳过程中，初期材料内的细微变化和后期裂纹的形成和扩展 损伤是可以积累的，损伤达到临界值，就会发生疲劳破坏 第六节 单轴疲劳寿命预测 一、危险单元的选择 二、单轴疲劳寿命的预测方法 为避免应力计算和重复计算，对全部事件组合时，可只取载荷样本周期和样本重复次数进行分析计算 第七节 综合事件下的疲劳寿命分析 一、样本载荷 二、综合事件下危险疲劳单元的选择 三、综合事件下的疲劳寿命预测 危险疲劳单元的选择必须要综合所有事件 综合事件下i单元的主应力范围 第七节 综合事件下的疲劳寿命分析 一、样本载荷 二、综合事件下危险疲劳单元的选择 三、综合事件下的疲劳寿命预测 找出对所有事件都是危险的平面，进行疲劳损伤计算 在全部危险单元上，计算垂直于危险平面的单轴应力-时间历程 应力修正 按照Neuber’法则计算实际应力应变、失效前的交变次数 按照Miner法则计算全部事件的累积损伤和疲劳寿命 第七节 综合事件下的疲劳寿命分析 一、样本载荷 二、综合事件下危险疲劳单元的选择 三、综合事件下的疲劳寿命预测 第七节 综合事件下的疲劳寿命分析 一、样本载荷 二、综合事件下危险疲劳单元的选择 三、综合事件下的疲劳寿命预测 全部事件的累积损伤和疲劳寿命计算 若事件j的重复次数为Rj，且发生事件j的循环数为rj，则单元i的累积损伤为 组合直方图示例 第七节 综合事件下的疲劳寿命分析 一、样本载荷 二、综合事件下危险疲劳单元的选择 三、综合事件下的疲劳寿命预测 * * 5.耐久性设计 前述方法共同点： 以保证结构的安全为目的 以构件最危险的细节的疲劳破坏代表整个构件的破坏 两个问题： 除最危险细节外，其它可能发生疲劳破坏处的损伤情况如何？它们是否会在转变为影响结构安全的主要矛盾？ 如何在保证结构安全和功能的条件下，提高结构使用