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基于瞬态响应分析的汽车前舱盖开关疲劳寿命预测摘要：采用有限元法对汽车前舱盖进行开关疲劳寿命预测分析.基于Abaqus/Expicit采用直接积分法对前舱盖进行瞬态响应分析得到前舱盖在关闭过程中的应力时间历程；运用雨流计数法得到离散的应力循环采用平均应力修正法得到当量应力谱；根据Miner线性疲劳累积损伤理论预测前舱盖疲劳寿命和风险位置.优化改进后的前舱盖结构通过试验验证.关键词：汽车；前舱盖；有限元法；直接积分法；瞬态响应；疲劳寿命中图分类号：U463.84；TB115.1文献标志码：BAbstract：Theopeningandclosingfatiguelifeofanautomobilehoodispredictedandanalyzedbyfiniteelementmethod.BasedonAbaqus/Explicitthetransientresponseisanalyzedforthehoodusingdirectintegrationmethodandthetimehistoryofhoodstressduringclosingisobtained；thediscretestresscyclesareobtainedbyrainflowcountingmethodandtheequivalentstressspectrumisachievedbymeanstressmodificationalgorithm；accordingtotheMinerlinearfatiguedamagecumulativetheorythefatiguelifeandtheriskregionofthehoodarepredicted.Theoptimizedhoodstructureisverifiedbytest.Keywords：automobile；hood；finiteelementmethod；directintegrationmethod；transientresponse；fatiguelife0引言车辆、航空和机械等大型金属结构设计理念从传统的以强度为主导转化为当下的以产品生命周期为最终目标即在满足产品预定使用寿命的前提下尽量减轻产品质量、降低产品能耗和成本.疲劳耐久试验与其他试验相比具有耗时长、耗能多、耗资高的特点因此提高疲劳计算的精度、减少疲劳耐久试验本身就意味着在保证产品质量的前题下减少碳排放、减少成本并缩短新产品的开发周期.[1]前舱盖系统是汽车的重要系统之一.由于设计不当、使用条件恶劣等原因多次开启和关闭前舱盖会导致前舱盖本体钣金、焊点及铰链的疲劳失效.前舱盖开关耐久试验就是要满足在规定的开启关闭次数内前舱盖由开启状态以一定的速度关闭且锁机构完全锁止而不发生失效.在汽车产品上市之前必须要通过耐久性试验的验证.目前大多数前舱盖的受力分析主要是基于静强度分析通过几种典型工况下某些特定区域的最大应力值判断前舱盖是否会发生失效.此方法不能完全预测台架中前舱盖系统耐久性能试验潜在的疲劳失效风险具有一定局限性.本文依据前舱盖系统耐久性能试验的相关规范确定有限元模型的输入载荷和边界条件并对其进行瞬态响应分析将得到的前舱盖应力时间历程作为输入进行疲劳寿命分析.瞬态分析能够更加准确地模拟前舱盖和锁机构的运动并可以模拟锁柱在锁机构内的振荡过程更加接近试验状态.1前舱盖瞬态响应分析1.1有限元模型处理1.1.1截取模型截取包含前舱盖缓冲块安装点在内的前舱部分模型见图1.截取模型应保留对水箱和缓冲块安装位置有加强作用的部件如水箱横梁、大灯横梁等.1.1.2缓冲块1）缓冲块接触端使用刚体单元模拟并将刚体参考点设置在刚体单元与缓冲块轴线交点处.2）缓冲块使用TRANSLATOR单元模拟并对不同缓冲块赋予不同刚度值.各缓冲块刚度采用试验测试的刚度曲线确定见图2.3）使用局部坐标系控制TRANSLATOR单元的压缩方向定义缓冲块轴线方向为局部坐标系x轴且缓冲块安装点位置为局部坐标原点使用ROD单元中的CONN3D2连接缓冲块轴线下端点与刚体参考点建立TRANSLATOR单元.模拟缓冲块模型见图3.1.1.3锁机构前舱盖典型锁体结构见图4a.为模拟锁勾下落时锁机构锁死和反弹波动受到