一种汽车底盘零部件寿命设计方法技术

本发明专利技术涉及一种汽车底盘零部件寿命设计方法，包括以下具体步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种汽车底盘零部件寿命设计方法


[0001]本专利技术涉及汽车零部件寿命设计
，具体涉及一种汽车底盘零部件寿命设计方法
。

技术介绍

[0002]底盘系统在汽车行驶过程中起着举足轻重的作用，为了适应新汽车快速开发的需求，同时降低开发成本，底盘零部件耐久性虚拟验证起到了至关重要的作用
。
底盘零部件的性能关系到整车的安全性能，因此一些汽车主机厂对底盘零部件的设计提出了更高的要求
。
对底盘零部件的耐久性能进行分析，根据车型开发计划
、
载荷条件及物理验证计划，包括零部件的单体
‑
系统
‑
整车的耐久分析及寿命评价目标进行定义
。
[0003]零部件的耐久寿命是一系列影响因素的综合结果，比如载荷
、
材料
、
工艺等
。
目前一些汽车主机厂采用
CAE
分析来评估寿命的方式，通常是基于材料性能的
50
％存活率的疲劳极限，再预留一定的安全系数的方式来定义寿命评价目标
。
目前的寿命目标定义方式只考虑材料性能的影响，未考虑载荷
、
工艺
、
材料等对寿命的综合影响，且对于不同底盘零部件寿命目标会设置相同的安全系数，未区分零部件之间的差异性
。
[0004]中国专利公开了一种预测中空汽车底盘零部件结构强度及寿命的方法，通过有限元分析进行仿真，模拟汽车使用环境，观测零部件是否失效，传统观念中的零部件失效是指零部件无法实现其功能，如出现弯曲断裂等，但这是要基于实际的试验才能直观地观测到失效的现象，在利用软件进行仿真的过程中，只能输入一定的参数最终获得一个目标值，再将这个目标值与一个标准进行比对，进而衡量仿真的结果是否失效，该专利着重的是如何进行仿真操作，但针对零部件失效的标准始终未提及，因此可以推测，其还是与现有技术类似，基于材料性能的
50
％存活率的疲劳极限，再预留一定的安全系数的方式来定义寿命评价目标
。
[0005]只要其中一个零部件失效就会导致整车的失效，由于从整车的失效并不能反向倒推每一个应用于整车的零件的失效的标准，该专利公开的方法只能预估汽车在某种使用过程中最薄弱的零部件的寿命，但对于其余的零部件的寿命则无法得以评估，因此，在针对零部件的设计选用中无法获得指导，从而导致汽车底盘设计存在较大的安全隐患
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种汽车底盘零部件寿命设计方法，可更全面地确定零部件的仿真寿命目标，解决了以往只以材料性能定义仿真寿命目标的问题，能更准确地评估底盘零部件的疲劳寿命性能，并且可针对底盘每一个零部件均进行寿命设计，从而在对同类型车型的迭代产品设计上，在设计前期通过仿真手段对耐久性能进行较合理地把控，以达到满足路试的要求
。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种汽车底盘零部件寿命设计方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
[0009]S1
：确定零部件的仿真寿命目标
L
goal
：
[0010]确定零部件的平均寿命目标
L
gp
，然后结合台架试验获得零部件的仿真寿命目标
L
goal
；
[0011]S2
：计算各个零部件的仿真寿命，结合失效条件输出零部件的最小仿真寿命
L
fmin
：
[0012]利用仿真手段计算各零部件的仿真寿命，结合材料疲劳极限，输出零部件的最小仿真寿命
L
fmin
；
[0013]S3
：疲劳寿命结果判定：
[0014]将步骤
S2
零部件的最小仿真寿命
L
fmin
与步骤
S1
零部件的仿真寿命目标
L
goal
进行比较，若
L
fmin
＞
L
goal
，则判定零部件的寿命设计合格，否则，判定零部件的寿命设计不合格
。
[0015]相比现有技术，本专利技术增加了对零部件仿真寿命目标
L
goal
的确定过程，在获得仿真寿命目标
L
goal
的过程中，不仅需要确定零部件的平均寿命目标
L
gp
，还需要结合台架试验，获得了仿真寿命目标
L
goal
之后，将仿真寿命目标
L
goal
作为疲劳寿命结果判定的标准，解决了以往只以材料性能定义仿真寿命目标的问题，能更准确地评估底盘零部件的疲劳寿命性能，并且本专利技术可针对底盘每一个零部件均进行寿命设计，而并非只针对底盘零部件中最易失效的零部件进行寿命设计，从而在对同类型车型的迭代产品设计上，在设计前期就能通过仿真手段对耐久性能进行较合理地把控，从而可以给零部件的选用提供参考，为后续零部件组装后满足路试的要求作铺垫
。
[0016]进一步，所述步骤
S1
的具体操作如下：
[0017]S11
：根据零部件潜在失效的起因定义严重度
S
，根据零部件的更换成本定义维修难度
M
；
[0018]S12
：通过严重度
S
与维修难度
M
计算零部件的寿命风险度
D
，根据寿命风险度
D
得到零部件的平均寿命目标
L
gp
；
[0019]S13
：将零部件的平均寿命目标
L
gp
结合台架试验获得零部件的仿真寿命目标
L
goal
。
[0020]进一步，所述步骤
S13
中仿真寿命目标
L
goal
的获取步骤具体如下：
[0021]S131
：绘制各零部件的台架试验
3D
模型；
[0022]S132
：根据台架试验
3D
模型生成网格模型；
[0023]S133
：保留一个加载点施加单通道的定量载荷，其余加载点进行约束，计算台架仿真寿命
L
TS
；
[0024]S134
：开展台架试验，试验的边界条件和载荷与计算仿真寿命的仿真条件一致；
[0025]S135
：循环施加载荷，直至零部件出现疲劳开裂，记录开裂时的循环次数，即为试验寿命
L
TT
；
[0026]S136
：判定试验次数是否达到预设值，若是则进入下一步，若否则返回步骤
S134
；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种汽车底盘零部件寿命设计方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1
：确定零部件的仿真寿命目标
L
goal
：确定零部件的平均寿命目标
L
gp
，然后结合台架试验获得零部件的仿真寿命目标
L
goal
；
S2
：计算各个零部件的仿真寿命，结合失效条件输出零部件的最小仿真寿命
L
fmin
：利用仿真手段计算各零部件的仿真寿命，结合材料疲劳极限，输出零部件的最小仿真寿命
L
fmin
；
S3
：疲劳寿命结果判定：将步骤
S2
零部件的最小仿真寿命
L
fmin
与步骤
S1
零部件的仿真寿命目标
L
goal
进行比较，若
L
fmin
＞
L
goal
，则判定零部件的寿命设计合格，否则，判定零部件的寿命设计不合格
。2.
根据权利要求1所述的汽车底盘零部件寿命设计方法，其特征在于：所述步骤
S1
的具体操作如下：
S11
：根据零部件潜在失效的起因定义严重度
S
，根据零部件的更换成本定义维修难度
M
；
S12
：通过严重度
S
与维修难度
M
计算零部件的寿命风险度
D
，根据寿命风险度
D
得到零部件的平均寿命目标
L
gp
；
S13
：将零部件的平均寿命目标
L
gp
结合台架试验获得零部件的仿真寿命目标
L
goal
。3.
据权利要求2所述的汽车底盘零部件寿命设计方法，其特征在于：所述步骤
S13
中仿真寿命目标
L
goal
的获取步骤具体如下：
S131
：绘制各零部件的台架试验
3D
模型；
S132
：根据台架试验
3D
模型生成网格模型；
S133
：保留一个加载点施加单通道的定量载荷，其余加载点进行约束，计算台架仿真寿命
L
TS
；
S134
：开展台架试验，试验的边界条件和载荷与计算仿真寿命的仿真条件一致；
S135
：循环施加载荷，直至零部件出现疲劳开裂，记录开裂时的循环次数，即为试验寿命
L
TT
；
S136
：判定试验次数是否达到预设值，若是则进入下一步，若否则返回步骤
S134
；
S137
：统计每次试验中的试验寿命
L
TT
，获得试验最大寿命
L
smax
、
试验最小寿命
L
smin
，并将各数据进行平均获得试验平均寿命
L
sp
；
S138
：利用试验最大寿命
L
smax
、
试验最小寿命
L
smin
、
试验平均寿命
L
sp
、
台架仿真寿命
L
TS
计算安全系数
N
；
S139
：根据平均寿命目标
L
gp
与安全系数
N
计算仿真寿命目标
L
goal
。4.
据权利要求3所述的汽车底盘零部件寿命设计方法，其特征在于：步骤
S138
中安全系数
N
的计算公式如下：其中，
N
为安全系数，
L
smax
为试验最大寿命，
L
smin
为试验最小寿命，
L
TT
为试验寿命，
L
...

【专利技术属性】
技术研发人员：关雪雪，杨少波，邵建，毛显红，曾庆强，
申请(专利权)人：重庆长安汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：