商用车车架疲劳寿命仿真研究

张小雨

摘要：汽车车架是汽车的关键承载部件，易发生疲劳破坏。商用车车架进行扭转台架疲劳试验时，不满足车架循环次数20 万次寿命要求；需要采用有限元法模拟车架扭转疲劳台架试验，以找出焊缝开裂原因并提出改进方案，比较不同焊缝建模方法计算所得车架扭转台架疲劳寿命，确定与台架试验结果吻合的焊缝建模方法；对车架焊缝开裂风险位置进行结构优化设计，提升纵梁横梁接头强度，先用有限元方法验证车架优化方案满足寿命要求后，再将优化后的车架进行台架试验，车架未发生开裂。应用有限元方法预测台架疲劳耐久寿命，可以找出焊缝开裂原因并快速验证优化方案，缩短产品开发周期。

关键词：商用车；台架试验；疲劳寿命

疲劳耐久性是汽车的主要性能指标之一。汽车中大部分零部件的失效模式都表现为疲劳破坏。对于非承载式车身的车型，车架是整车的装配基体和承载基体，承载着汽车各总成，并承受着各种力及力矩。设计合理的车架是开发非承载式汽车重中之重，设计车架即不可过强，避免造成材料浪费，增加产品成本；又不可过弱，避免车辆寿命周期内发生开裂，对乘客造成伤害。因此，对车架疲劳耐久寿命预估是车架开发的重要内容。车架由不同厚度、不同形状的冲压钣金焊接而成，焊缝数量多且走势复杂，根据工程经验，车架疲劳失效主要发生在焊缝及其热影响区域，因此对焊缝及热影响区进行有限元模拟及寿命预测势在必行。……