基于道路载荷谱的车身疲劳寿命改进研究.pdf

陈有松邱荣英罗淼吴佳巍黄新建（泛亚汽车技术中心有限公司，上海２０１２０１）

【摘要】叙述了基于实测道路载荷谱将ＣＡＥ疲劳寿命预测技术与整车道路模拟试验相结合的方法对某
车型车身进行疲劳失效再现和改进设计的过程，改进后的车身分别通过了整车台架试验和试车场道路耐久试
验，解决了开发过程中的实际问题。虚拟分析识别出的失效位置与物理试验失效结果一致，可以利用其部分替
代物理试验来进行车身的改进设计。实践证明ＣＡＥ疲劳寿命预测技术与整车道路模拟试验相结合的方法能够
有效减少车身开发中的试验数量、缩短开发周期。

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｂｏｄｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆａｔｉｇｕｅｆａｉｌｕｒｅｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｂａｓｅｄ

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【关键词】车身结构寿命预测道路模拟

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－４５５４．２０１２．０６．０６

验是确保样车达到耐久性要求的有效手段，但
０引言过长的试验周期和庞大的试验费用往往会制约
开发过程。提升疲劳问题分析解决能力已成为
汽车车身是构成整车的重要子系统之一，车缩短整车开发流程对车身设计提出的关键要求
身设计的好坏不仅直接关系着汽车的质量，同时之一。
还对整车安全性、经济性、耐久性和舒适性等有在某新车型车身开发和试验工作中，针对试
很大影响。其中，车身的耐久性问题因人们对车车场整车道路试验中出现的车身后部的钣金、焊
辆日益苛刻的轻量化要求更被业内人士所广泛点疲劳失效问题，通过试车场实车路谱采集并采
关注，成为整车性能研究中的焦点之一¨。但由取ＣＡＥ疲劳寿命分析技术与整车道路模拟台架试
于车身结构及其实际载荷工况的复杂性，给快速验相结合的方法，解决了车身开发过程中的疲劳
有效地解决车身疲劳失效问题带来了挑战。失效问题，减少开发过程中的盲目性试验、缩短开
般而言，整车道路试验和试验室台架试发周期、降低开发成本。
一

收稿日期：２０１２一Ｏ１一Ｏ１
本文为上海市汽车工程学会２０１１年学术年会优秀论文。

２６・上海汽车２０１２．０６
・
信号及车身失效位置的应变信号等。
１车身疲劳破坏情况简介对测试所得失效位置的应变花信号进行消除
奇异点、趋势项等数据预处理，并将其合成主应力

某车型车身后部结构在第一轮整车道路试验信号后，计算各失效位置主应力的损伤值，试车场
完成５０％时，检查发现车身后部结构多处位置发各路面对车身后部失效的损伤贡献量计算如表１
生疲劳破坏，裂纹首先出现在尾端板特征交汇处，所示。
开裂后随即沿着钣金的特征方向扩展，并最终使
表１不同路面对车身失效的损伤贡献
得与之连接的多个焊点失效。
测试路面载荷损伤占１：１５／％累积损伤占比／％
从车身失效里程看，车身后部结构在路试少内场粗糙路一１轻载５４．５
于５０％时就发生疲劳开裂，开裂时间较早且在多外场粗糙路一１轻载ｌ２．６
个位置发生钣金和焊点开裂。车身没有通过整车内场粗糙路一１重载１２．１
外场粗糙路－４轻载７．８
道路试验就意味着前期设计没有达到耐久性要
外场粗糙路＿２轻载４．３９８．７
求，存在一定的安全隐患，因此必须对该车身后部外场粗糙路一１重载２．９
开裂区域进行改进优化设计。ＡＢＳ砂石路轻载１．９
外场粗糙路＿４重载１．７
外场粗糙路．２重载Ｏ．８
２问题研究技术路线
２．２整车