获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法技术

本发明专利技术公开了获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法，包括：建立麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型；分析耐久工况应力响应，获取单位载荷应力响应；基于转向节材料信息、道路试验载荷谱信息和单位载荷应力响应，获得转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤；确定单轴耐久载荷谱的加载位置和加载方向，获取单轴耐久工况应力响应；基于转向节材料信息、道路试验载荷谱信息和单轴耐久工况应力响应，获得转向节结构的单轴耐久疲劳损伤；根据损伤等效原理确定单轴耐久载荷谱。本发明专利技术应用CAE技术提高麦弗逊式前悬架转向节台架试验耐久载荷谱精度，消除零部件结构的S‑N曲线对载荷提取精度的影响。

【技术实现步骤摘要】
获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法
本专利技术属于汽车零部件结构耐久仿真分析领域，具体涉及基于获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法。
技术介绍
转向节的开发需要进行耐久性CAE(计算机辅助工程)仿真计算和试验验证，试验一般分为“道路试验”和“台架试验”，台架试验相比于道路试验相比，具有试验方法简单、场地面积及设备要求较低、试验周期短等优势，并贯穿整个耐久性开发过程，因此，精确的台架试验载荷谱对于支撑结构开发及轻量化设计有重要意义。针对于麦弗逊式前悬架转向节，悬架形式确定后转向节的主要承载特点一致及危险位置较统一，因此，台架试验载荷谱的加载方向比较明确，剩下的主要问题在于确定载荷谱的大小和循环次数。转向节的台架试验载荷谱基于道路试验载荷谱进行转化，主要基于材料的应力-寿命曲线，通常称为S-N曲线。现有技术中，台架试验载荷谱转化方法主要是两种：第一种是进行零部件S-N曲线测试，本方法对于产品开发成本过高，且不能考虑加工成型的转向节不同位置的疲劳特性不一致性，因此实际操作的意义不大；第二种是采用经验获得的S-N曲线，本方法由于经验获得的S-N曲线精度偏低，会导致载荷谱的精度偏低，不利于产品的轻量化设计。综上所述，目前麦弗逊式前悬架转向节台架耐久试验载荷谱为一种等幅耐久载荷谱，其提取遇到的主要问题是，载荷谱精度主要受到零部件的S-N曲线制约。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术公开了一种获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法，本专利技术应用CAE技术提高麦弗逊式前悬架转向节台架试验耐久载荷谱精度，消除零部件结构的S-N曲线对载荷提取精度的影响。结合说明书附图，本专利技术的技术方案如下：获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法，所述方法基于计算机辅助工程技术，具体过程如下：A1：确定转向节材料信息、道路试验载荷谱信息以及载荷通道对应的加载位置，并建立麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型；A2：进行耐久工况应力响应分析，获取每个载荷谱通道对应的单位载荷应力响应；A3：基于转向节材料信息、道路试验载荷谱信息和每个载荷谱通道对应的单位载荷应力响应，获得转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤；A4：确定单轴耐久载荷谱的加载位置和加载方向，并在麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型上更新载荷后，进行耐久工况应力响应分析，获取每个载荷谱通道对应的单轴耐久工况应力响应；A5：基于转向节材料信息、道路试验载荷谱信息和每个载荷谱通道对应的单轴耐久工况应力响应，获得转向节结构的单轴耐久疲劳损伤；A6：根据损伤等效原理确定每个载荷谱通道对应的单轴耐久载荷谱的循环次数和对应的载荷条件。进一步地，所述步骤A1中：所述转向节材料信息包括：转向节材料的弹性模量和泊松比；载荷通道对应的加载位置包括：下控制臂连接点、转向拉杆连接点和减振器连接点；更进一步地，所述建立麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型的过程为：采用有限元前处理软件划分麦弗逊式前悬架转向节的有限元网格，保证转向节位置与实车位置一致，定义转向节材料的弹性模量和泊松比，在轮心位置施加边界条件，在包括下控制臂连接点、转向拉杆连接点和减振器连接点在内载荷通道加载位置施加单位载荷，建立麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型。更进一步地，所述步骤A2中：将所述步骤A1中建立的麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型，导入有限元软件中，通过线弹性静强度分析方法分析耐久工况应力响应，计算获得每个载荷谱通道对应的单位载荷应力场；进一步地，将转向节材料信息、道路试验载荷谱信息和每个载荷谱通道对应的单位载荷应力响应输入至疲劳软件中，利用基于Miner法则的损伤线性叠加理论，求解获得转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤；所述转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤包括：下控制臂连接区域道路试验最大损伤、转向拉杆连接区域道路试验最大损伤、减振器连接区域道路试验最大损伤。更进一步地，所述步骤A4中，仅在麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型的一个加载位置施加更新的单轴载荷，并将施加更新载荷后的弗逊式前悬架转向节的有限元模型，导入有限元软件中，通过线弹性静强度分析方法分析耐久工况应力响应，计算获得每个载荷谱通道对应的单轴耐久工况应力响应。更进一步地，所述步骤A5中，分别将每个载荷谱通道对应的单轴耐久工况应力响应、转向节材料信息和道路试验载荷谱信息输入至疲劳软件中，在疲劳软件中设置疲劳类型为“等幅疲劳耐久”，定义循环次数，利用基于Miner法则的损伤线性叠加理论，求解获得转向节结构的单轴耐久疲劳损伤。进一步地，所述步骤A6的具体过程如下：判断转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤与转向节结构的单轴耐久疲劳损伤是否相等；若相等，则判定循环次数下的等幅台架载荷谱与道路试验载荷谱考核等效，确定对应的单轴耐久载荷谱的循环次数，载荷及载荷方向；若不相等，则判定循环次数下的等幅台架载荷谱与道路试验载荷谱考核不等效，采用修正循环次数或修正载荷的方式进行载荷谱修正。更进一步地，所述修正循环次数的过程如下：修正循环次数为：循环次数×(转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤/转向节结构的单轴耐久疲劳损伤),并重复所述步骤A5，重新计算转向节结构的单轴耐久疲劳损伤，直至转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤与转向节结构的单轴耐久疲劳损伤相等。更进一步地，所述调整载荷大小的过程如下：若转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤＞转向节结构的单轴耐久疲劳损伤，载荷修正为：大修正系数×循环次数下的等幅台架载荷，其中，1＜大修正系数＜2；若转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤＜转向节结构的单轴耐久疲劳损伤，载荷修正为：小修正系数×循环次数下的等幅台架载荷，其中，0＜小修正系数＜1；并重复上述步骤A5，重新计算转向节结构的单轴耐久疲劳损伤，直至转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤与转向节结构的单轴耐久疲劳损伤相等。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法，取消了现有技术中转向节材料测试和载荷谱迭代过程，并消除了零部件结构的应力-寿命曲线对载荷提取精度的影响，有效提高了麦弗逊式前悬架转向节耐久试验载荷精度。附图说明图1为本专利技术所述获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法的流程框图；图2为麦弗逊式前悬架转向节结构及加载点示意图。具体实施方式为清楚、完整地描述本专利技术所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本专利技术的具体实施方式如下：本专利技术公开了一种获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法，本专利技术所述方法基于CAE(计算机辅助工程)技术，如图1所示，所述方法步骤如下：A1：确定转向节材料信息、道路试验载荷谱信息以及载荷通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法，其特征在于：/n所述方法基于计算机辅助工程技术，具体过程如下：/nA1：确定转向节材料信息、道路试验载荷谱信息以及载荷通道对应的加载位置，并建立麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型；/nA2：进行耐久工况应力响应分析，获取每个载荷谱通道对应的单位载荷应力响应；/nA3：基于转向节材料信息、道路试验载荷谱信息和每个载荷谱通道对应的单位载荷应力响应，获得转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤；/nA4：确定单轴耐久载荷谱的加载位置和加载方向，并在麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型上更新载荷后，进行耐久工况应力响应分析，获取每个载荷谱通道对应的单轴耐久工况应力响应；/nA5：基于转向节材料信息、道路试验载荷谱信息和每个载荷谱通道对应的单轴耐久工况应力响应，获得转向节结构的单轴耐久疲劳损伤；/nA6：根据损伤等效原理确定每个载荷谱通道对应的单轴耐久载荷谱的循环次数和对应的载荷条件。/n

【技术特征摘要】
1.获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法，其特征在于：
所述方法基于计算机辅助工程技术，具体过程如下：
A1：确定转向节材料信息、道路试验载荷谱信息以及载荷通道对应的加载位置，并建立麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型；
A2：进行耐久工况应力响应分析，获取每个载荷谱通道对应的单位载荷应力响应；
A3：基于转向节材料信息、道路试验载荷谱信息和每个载荷谱通道对应的单位载荷应力响应，获得转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤；
A4：确定单轴耐久载荷谱的加载位置和加载方向，并在麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型上更新载荷后，进行耐久工况应力响应分析，获取每个载荷谱通道对应的单轴耐久工况应力响应；
A5：基于转向节材料信息、道路试验载荷谱信息和每个载荷谱通道对应的单轴耐久工况应力响应，获得转向节结构的单轴耐久疲劳损伤；
A6：根据损伤等效原理确定每个载荷谱通道对应的单轴耐久载荷谱的循环次数和对应的载荷条件。


2.如权利要求1所述获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法，其特征在于：
所述步骤A1中：
所述转向节材料信息包括：转向节材料的弹性模量和泊松比；
载荷通道对应的加载位置包括：下控制臂连接点、转向拉杆连接点和减振器连接点。


3.如权利要求2所述获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法，其特征在于：
所述建立麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型的过程为：
采用有限元前处理软件划分麦弗逊式前悬架转向节的有限元网格，保证转向节位置与实车位置一致，定义转向节材料的弹性模量和泊松比，在轮心位置施加边界条件，在包括下控制臂连接点、转向拉杆连接点和减振器连接点在内载荷通道加载位置施加单位载荷，建立麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型。


4.如权利要求2所述获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法，其特征在于：
所述步骤A2中：
将所述步骤A1中建立的麦弗逊式前悬架转向节的有限元模型，导入有限元软件中，通过线弹性静强度分析方法分析耐久工况应力响应，计算获得每个载荷谱通道对应的单位载荷应力场。


5.如权利要求1所述获得高精度麦弗逊式前悬架转向节台架试验载荷的方法，其特征在于：
将转向节材料信息、道路试验载荷谱信息和每个载荷谱通道对应的单位载荷应力响应输入至疲劳软件中，利用基于Miner法则的损伤线性叠加理论，求解获得转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤；
所述转向节结构的道路试验载荷谱耐久疲劳损伤包括：
下控制臂连接区域道路试验最大损伤、转...

【专利技术属性】
技术研发人员：武小一，曹正林，韩超，王涛，穆晓平，张永，佟凯旋，李刚，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22