汽车试验技术 项目3 整车刚度强度试验.ppt

汽车试验技术汽车试验技术汽车试验技术项目三结构刚度强度基本理论刚度是反映结构变形与力的大小关系的参数，即结构受多大力产生多少变形的量，简单说，就是一根弹簧，拉力除以伸长量就是弹簧的刚度。它是指构件或者零件在外力作用下，抵御弹性变形或者位移的能力，即弹性变形或者唯一不应该超过工程允许的范围。3.3.1结构刚度基本理论车身结构的扭转刚度可以通过前悬架变形情况进行评价，即：k=M/a=(F?l)/(l/s)（3.1）式中：M为施加的力矩，N?m；F是作用于车身的恒力，N；s是由于力产生的形变，m；l是左右前减振器中心点之间的距离，m；a为旋转角度，rad。3.3.1结构刚度基本理论计算车身扭转刚度时，假定轿车车身是一个具有均匀扭转刚度的杆体，轿车车身前、后轴间平均扭转刚度的计算公式为：GJ=TL/θ（3.2）式中：GJ是车身扭转刚度（单位：N﹒m/deg）；T是车身上加载扭力（单位为N）；L是车身轴距（单位：m）；θ为车身轴间相对扭转角度（单位：deg）。轴间相对扭转角示意图，如图3.10所示。式中：θ为扭转角，单位为度；U1为左侧纵梁测点的挠度，单位为mm；U2为右侧纵梁测点的挠度，单位为mm；D为左、右纵梁中心线的距离，单位为mm。图3.10轴间相对扭转角示意图3.3.1结构刚度基本理论车身结构的弯曲刚度可以通过前门槛变形情况进行评价，即：K=F/z(3.3)式中：F——最大载荷（集中力加载），N；z——门槛梁的垂直方向最大变形（最大弯曲挠度），m；K——车身的刚度，N/m。计算假定车体具有相同的张力，而车体作为一个整体是一个具有均匀弯曲刚度的简单支撑梁，在中心点中央加载，如图3.11所示，从而得到前后轴线的弯曲刚度。运用力学公式计算了梁的弯曲刚度，同时根据荷载和最大弯曲挠度算出车体的弯曲刚度见式3.4。EI=Fax(L2-x2-a2)/6LZ(3.4)式中：EI为轿车车身弯曲刚度，单位为N/m2；F为集中载荷力，单位为N；L为前后悬挂固定座支撑点纵向距离，单位为m；b、a分别是前后支撑点与载荷的距离，单位为m；z为垂直方向弯曲挠度，单位为m；x为计算z值点到前支撑点与集中载荷的距离，单位为m。3.3.1结构刚度基本理论强度的定义构件或者零部件在外力作用下，抵御破坏（断裂）或者显著变形的能力。强度是反映材料发生断裂等破坏时的参数，强度一般有抗拉强度、抗压强度等，就是当应力达到多少时材料发生破坏的量，强度单位一般是兆帕（MPa）。3.3.2结构强度基本理论结构静强度评价车身的主要失效形式是局部发生断裂或塑性变形。对于由塑性材料组成的车身，因在外力作用下，车身处于三向复杂应力状态，所以按第四强度理论计算车身应力，其强度条件为：3.3.2结构强度基本理论某车身各部件使用材料的屈服极限见图3.13图3.13某车身各部件使用材料的屈服极限3.3.2结构强度基本理论结构疲劳强度评价固体结构件在循环力或交变力作用下工作时，尽管这种应力远小于材料的屈服点，但经一定循环次数后发生突然断裂，且无明显的塑性变形断的现象，称为疲劳或疲劳破坏。这是由于固体内部微观组织中位错的存在，在外部交变载荷作用下，裂纹萌生、裂纹扩展直至固体发生破坏。图3.14勺子折叠断裂过程3.3.2结构强度基本理论离合器轴在旋转的交变载荷作用下工作一定长时间后发生疲劳断裂（见图3.15）图3.15离合器轴疲劳断裂3.3.2结构强度基本理论车辆在行驶一定历程后，副车架在长期的路面振动下发生焊缝脱落（见图3.16）图3.16副车架焊缝脱落3.3.2结构强度基本理论车身刚度设计的意义车身刚度对车身结构功能可靠性的影响车身刚度直接影响车身的承载功能。车身整体刚度低，将使车身的整体承载能力降低。车身的局部刚度低，将使车身局部变形增加，车身的局部安装等功能丧失。车身刚度低，还直接影响的疲劳强度，使可靠性降低