题目：汽车关键零部件疲劳寿命预测研究

摘 要疲劳寿命是汽车关键零部件的主要设计指标之一。汽车关键零部件的疲劳强度直接影响着汽车的使用功能和行车安全。因此，疲劳寿命预测研究工作已引起汽车企业的充分重视。本文以某型轿车下摆臂和扭力梁为研究对象，研究基于虚拟样机的产品疲劳性能有效计算方法和分析流程，并对加速疲劳试验方法进行了一定的研究，成果对于指导工程产品的疲劳设计和试验具有重要的意义。本文的主要研究内容如下：（1）研究了综合有限元与疲劳计算等多学科的虚拟疲劳分析流程，使得产品在设计阶段便能在产品虚拟样机上进行其最终疲劳性能的估算和优化。（2）针对疲劳计算的一个核心问题，即疲劳损伤累积模型，比较了三种常用疲劳损伤累积模型，包括线性、非线性和双线性模型。通过算例说明各种模型的应用范围及其优缺点，从更方便工程计算且能保证一定精度的角度出发，确定了本文中应用线性损伤累积模型来计算下摆臂和扭力梁的疲劳损伤。（3）建立了下摆臂三维CAE模型，通过有限元分析获取其静态应力场，然后采用S-N曲线模型和线性疲劳损伤累积模型进行了实测载荷下疲劳性能的计算，并对疲劳寿命主要影响因素进行了敏度分析，得出应变模拟控制点应该选在靠近危险区域并且应变梯度不大的地方，这样可以减小因位置误差导致的应变模拟控制点应变值误差而造成的疲劳寿命误差。（4）建立四分之一车辆模型分析车辆通过减速带时下摆臂的受力情况，然后基于上述疲劳分析方法研究减速带形状、高度以及宽度对下摆臂疲劳寿命的影响，得出对下摆臂疲劳寿命影响最大的是减速带高度，形状和宽度影响较小的结论；通过分析减速带对下摆臂设计寿命的影响程度，建议设计者为了提高设计寿命的准确性，需根据实际路况考虑这种影响。（5）采用“删小量法”对扭力梁实测载荷进行编辑滤掉一些小载荷，以达到加速室内疲劳试验的目的，采用上述疲劳分析方法计算并比较扭力梁在实测载荷和编辑后载荷下的疲劳寿命，以保证编辑后载荷所产生的疲劳损伤在确定的范围之内。