微型汽车驱动桥壳的疲劳寿命预测

张和平，徐文涛，唐运军，巫绍宁，赵木青

（1.武汉理工大学机电工程学院，湖北 武汉 430070；2.上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心，广西 柳州 545007）

汽车驱动桥壳在传统设计中往往只考虑典型工况下的静态结构强度，然而汽车在各种道路上行驶时会受到复杂的交变载荷作用，当设计不当或者制造工艺有问题时，会引起桥壳疲劳，发生断裂［1］。同时微型汽车桥壳为冲压焊接件，焊缝的疲劳强度一般低于母材的强度，因此焊缝疲劳强度对桥壳的疲劳寿命有很大影响。有限元法作为一种虚拟仿真技术在汽车领域应用越来越广泛，特别是模拟分析对象在各种工况下的受力情况，可以在分析结果的基础上进行疲劳寿命计算，避免通过实车道路试验来获取汽车的各项性能参数。将该方法与试验相结合，减少试验次数，可大大缩短产品开发周期，减少研发成本。

1 分析流程

笔者针对桥壳进行有限元分析，在分析结果的基础上进行疲劳寿命计算，计算流程如图1所示。首先对桥壳模拟实际工况进行静力学分析，得到其应力分布，在此基础上对载荷－时间历程计数，提取疲劳载荷谱，由于载荷是非对称变幅载荷，应用平均应力修正法对其进行修正，结合材料的S－N曲线计算单个循环的损伤。最后运用Miner累积理论对循环损伤进行计算，即可求得桥壳的疲劳寿命。

2 疲劳分析基础

2.1 载荷谱统计

一般情况下，机械结构疲劳失效的研究主要有两个方向:①根据载荷谱确定加载程序，在试验台架上进行疲劳试验得到实际寿命；……