一种高温下复合振动的车灯疲劳寿命仿真评估与优化方法技术

本发明专利技术涉及仿真分析技术领域，且公开了一种高温下复合振动的车灯疲劳寿命仿真评估与优化方法，包括：步骤1：通过实验测得仿真的灯具所包含的所有零件，在常温和高温下的材料本构关系、材料物理性能、线性膨胀系数、高温下材料的S

【技术实现步骤摘要】
一种高温下复合振动的车灯疲劳寿命仿真评估与优化方法


[0001]本专利技术涉及仿真分析
，具体涉及到一种高温下复合振动的车灯疲劳寿命仿真评估与优化方法，特别是一种贯穿式组合车灯，主要包含灯体，面罩，厚壁件，装饰框，支架，PCB板等零件的一种高温下复合振动的车灯疲劳寿命仿真评估与优化方法。

技术介绍

[0002]车灯被称作为汽车眼睛，是集照明、信息交流、外观美化灯功能为一体的汽车关键部件之一，随着人们对于汽车科技感和外观上的追求、科技的发展以及整个汽车行业的设计趋势的转变和车灯Led的普及，“贯穿式尾灯”已经悄然成为了这几年流行的主流设计，贯穿式尾灯不仅出现在国际车厂的车型上，也出现在国内的自主品牌车型上，贯穿式尾灯不仅出现在传统汽车上，还出现在了很多的新能源车型上，因为贯穿式尾灯的设计，无疑能够提升这样的科技感和美观度。
[0003]随着全球化的发展，目前大多数的车企为了考虑汽车在各种比较严格的环境下能够正常使用，同时还需要满足规定的使用寿命，对于车灯振动实验变得更加严格，比如需要车灯在
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40℃到80℃能够满足使用寿命，再比如车灯需要在各功能点正常灯正常的情况下，能
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40℃到60℃的环境下能够满足使用寿命，由于贯穿式尾灯面罩与灯体焊接会存在开裂的问题，目前情况下，灯体一般采用 ABS材料，正常在高温下材料的属性会变差，但又因为，在振动时，需要将灯具安装与夹具上，温升较大，整灯会产生较大的热应力，会使得灯具在高温振动时失效断裂，导致质量问题，在仿真分析中，也难以实现在不同温度下，灯具特别是塑料件的真实响应和疲劳寿命，并且在仿真的随机振动的仿真中，也是难以去耦合热应力和振动同时对于灯具的影响的，在不同的温度下做随机振动的仿真，还需要材料随着温度变化的不同的材料非线性的本构关系，在实际的材料测量中这也是难以实现和成本过高的，为了解决高温下，温度和振动对与灯具特别是贯穿式尾灯的复合影响，同时为了节省灯具的开发成本、缩减开发周期和节约实验成本，提出符合高温复合振动的车灯疲劳仿真评估和优化方法。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种高温下复合振动的车灯疲劳寿命仿真评估分析方法，用此方法仿真高温下车灯随机振动可以仿真各种高温情况下，车灯的疲劳寿命，对节省灯具的开发成本、缩减开发周期和节约实验成本有益，同时为高温下，车灯在复合随机振动下的疲劳寿命仿真提供思路，同时此方案也可以运用与其它产品的高温复合振动仿真分析。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高温下复合振动的车灯疲劳寿命仿真评估，包括：
[0006]步骤1：通过实验测得仿真的灯具所包含的所有零件，在常温和高温下的材料本构关系、材料物理性能、线性膨胀系数、高温下材料的S
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N曲线或通过实验得出疲劳极限的安
全系数，得出材料在高温下材料的无限寿命下的疲劳极限值；
[0007]步骤2：通过计算机安装的前处理软件对整灯进行网格划分，主要运用的单元类型为3D四面体单元，再网格划分完成后，对网格质量进行检查，然后对整灯进行装配；
[0008]步骤3：对整灯的零件材料属性定义；
[0009]步骤4：通过计算机安装的仿真软件分析计算高温下整灯；
[0010]步骤5：通过仿真软件分析计算出常温到高温这一温升过程中整灯所产生的热应力，找出整灯中各零部件热应力最大值的位置和各零件安装点根部热应力的分布情况；
[0011]步骤6：通过仿真软件分析计算出高温时随机载荷下整灯的应力分布情况；
[0012]步骤7：通过计算公式得出在高温下，热应力和随机载荷影响下的材料的疲劳极限；
[0013]步骤8：通过将疲劳极限值输入仿真软件，得出整灯的疲劳缺陷；
[0014]步骤9：进行实际的复合振动实验，对标仿真结果。
[0015]在一个优选地实施方式中，所述步骤1中测得材料本构关系的主要参数为杨氏模量和泊松比和拉伸强度，所述材料物理性能主要参数为密度，所述常温温度为25℃，所述高温温度为80℃。
[0016]在一个优选地实施方式中，所述步骤1中的灯具主要包含灯体、面罩、位置灯厚壁件、转向灯厚壁件、制动灯后壁件、倒车灯后壁件、装饰框、支架、PCB 板，所述灯体为贯穿式，所述灯体材料属性为ABS，所述面罩为贯穿式，所述面罩材料属性为PMMA，所述位置灯厚壁件为贯穿式，所述位置灯厚壁件材料属性为光学PC，所述转向灯厚壁件材料属性为光学PC，所述制动灯后壁件材料属性为光学PC，所述倒车灯后壁件材料属性为光学PC，所述装饰框材料属性为光学 PC，所述支架材料属性为PC，所述PCB板材料属性为FR4。
[0017]在一个优选地实施方式中，所述步骤2的整灯包含灯壳、配光镜、上侧装饰框、位置灯支架、转向灯支架、下侧装饰框、下侧支架、倒车灯厚壁件、位置制动灯厚壁件、位置制动灯支架、转向灯厚壁件、PCB板，所述灯壳与配光镜固定连接，所述上侧装饰框分别与位置灯支架、转向灯支架弹簧连接，且上侧装饰框分别与位置灯支架、转向灯支架卡接，所述上侧装饰框与灯壳螺栓连接，所述下侧装饰框与灯壳螺栓连接，所述下侧支架和倒车灯厚壁件螺栓连接，所述位置制动灯厚壁件分别与位置制动灯支架、转向灯支架、灯壳螺栓连接，所述转向灯厚壁件分别与转向灯支架、灯壳螺栓连接，所述PCB板分别与位置制动灯厚壁件、倒车灯厚壁件、下侧支架、灯壳螺栓连接。
[0018]在一个优选地实施方式中，所述步骤3定义的材料属性为常温和高温下的杨氏模量、密度、泊松比、线性膨胀系数。
[0019]在一个优选地实施方式中，所述步骤5的车灯温度场的变化范围较大，所述热应力会随约束程度的增大而增大，所述热应力与零外载相平衡，所述热应力具有自限性，所述屈服流动或高温蠕变会使热应力降低。
[0020]在一个优选地实施方式中，所述步骤7中的计算公式为：
[0021][0022]σ
S
/3＝1σ应力值大小
[0023]σ
b
——材料的拉伸强度；
[0024]F
热
——热应力；
[0025]FS
n
——疲劳极限的安全系数
[0026]σ
s
——实际的材料疲劳极限。
[0027]该一种高温下复合振动的车灯疲劳寿命的优化方法，包含以下步骤：
[0028]S1、通过试验判断安装的位置强度是否满足，若是不满足则加强其灯具安装结构的强度；
[0029]S2、若热应力较大，使灯具安装点处的结构进行调整，避免较多的固定放置于灯体的安装点处；
[0030]S3、当灯具发生热膨胀时，可以在热膨胀的方向上增加加强筋结构，以抵抗其变形。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的灯体材料高温80℃时的材料本构关系示意图。
[0032]图2为本专利技术的灯体局部1第一次仿真热应力分布示意图。
[0033]图3为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温下复合振动的车灯疲劳寿命仿真评估，其特征在于，包括：步骤1：通过实验测得仿真的灯具所包含的所有零件，在常温和高温下的材料本构关系、材料物理性能、线性膨胀系数、高温下材料的S
‑
N曲线或通过实验得出疲劳极限的安全系数，得出材料在高温下材料的无限寿命下的疲劳极限值；步骤2：通过计算机安装的前处理软件对整灯进行网格划分，主要运用的单元类型为3D四面体单元，再网格划分完成后，对网格质量进行检查，然后对整灯进行装配；步骤3：对整灯的零件材料属性定义；步骤4：通过计算机安装的仿真软件分析计算高温下整灯；步骤5：通过仿真软件分析计算出常温到高温这一温升过程中整灯所产生的热应力，找出整灯中各零部件热应力最大值的位置和各零件安装点根部热应力的分布情况；步骤6：通过仿真软件分析计算出高温时随机载荷下整灯的应力分布情况；步骤7：通过计算公式得出在高温下，热应力和随机载荷影响下的材料的疲劳极限；步骤8：通过将疲劳极限值输入仿真软件，得出整灯的疲劳缺陷；步骤9：进行实际的复合振动实验，对标仿真结果。2.根据权利要求1所述的一种高温下复合振动的车灯疲劳寿命仿真评估，其特征在于：所述步骤1中测得材料本构关系的主要参数为杨氏模量和泊松比和拉伸强度，所述材料物理性能主要参数为密度，所述常温温度为25℃，所述高温温度为80℃。3.根据权利要求1所述的一种高温下复合振动的车灯疲劳寿命仿真评估，其特征在于：所述步骤1中的灯具主要包含灯体、面罩、位置灯厚壁件、转向灯厚壁件、制动灯后壁件、倒车灯后壁件、装饰框、支架、PCB板，所述灯体为贯穿式，所述灯体材料属性为ABS，所述面罩为贯穿式，所述面罩材料属性为PMMA，所述位置灯厚壁件为贯穿式，所述位置灯厚壁件材料属性为光学PC，所述转向灯厚壁件材料属性为光学PC，所述制动灯后壁件材料属性为光学PC，所述倒车灯后壁件材料属性为光学PC，所述装饰框材料属性为光学PC，所述支架材料属性为...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘炳成，何金龙，潘伟俊，
申请(专利权)人：上海常诚车灯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：