福田汽車蒙派克迷迪疲勞耐久性CAE分析.docx

福田汽車蒙派克迷迪疲勞耐久性CAE分析作者：王陽在汽車行業(yè)競爭日趨激烈的今天，汽車核心技術(shù)成為各汽車企業(yè)直接競爭的根本。相對于汽車安全性、排放標(biāo)準(zhǔn)等許多國家政策的影響，汽車產(chǎn)品的疲勞耐久性成為汽車產(chǎn)品的隱性競爭指標(biāo)。隨著合資品牌的大舉進(jìn)入國內(nèi)市場，如何提高自主品牌的品牌影響力，在客戶群中樹立可靠耐用的品質(zhì)目標(biāo)，無疑提高產(chǎn)品的疲勞耐久性能是最有效，最為根本的手段。福田夢派克迷迪在產(chǎn)品研發(fā)初期，就緊緊圍繞目標(biāo)市場開展產(chǎn)品耐久性性能調(diào)查，充分了解目標(biāo)客戶的需求，緊跟汽車產(chǎn)品發(fā)展的步伐，制訂出合理的產(chǎn)品疲勞耐久性指標(biāo)。以整車耐久性指標(biāo)為基礎(chǔ)，通過充分考慮典型載荷工況，實(shí)際客戶使用工況，試驗(yàn)場道路譜載荷，進(jìn)行CAE 虛擬靜強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度分析工作。對于結(jié)構(gòu)存在薄弱的環(huán)節(jié)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)和重復(fù)驗(yàn)證，最后利用和加速臺架的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，證明夢派克迷迪完全滿足產(chǎn)品目標(biāo)市場的疲勞耐久性指標(biāo)。福田夢派克迷迪充分考慮了客戶的多種運(yùn)行載荷情況，包括商用和家用，做到全天候，全路況，全載荷的使用環(huán)境的考慮。無論是整車，還是關(guān)鍵零部件，充分的進(jìn)行了CAE 虛擬驗(yàn)證和試驗(yàn)臺架的相關(guān)分析，保證了產(chǎn)品的可靠性和耐久性。福田夢派克迷迪是福田汽車研究院整車國內(nèi)外汽車技術(shù)研發(fā)資源，歷經(jīng)3 年的時(shí)間，攻克了多項(xiàng)技術(shù)難題后呈現(xiàn)給汽車行的有一個(gè)精品工程。福田夢派克迷迪是福田汽車作為商用車企業(yè)進(jìn)軍乘用車行業(yè)新產(chǎn)品，不僅凝聚了福田人的智慧和靈性，更演繹著福田人用于進(jìn)取，敢于超越的創(chuàng)新精神。本項(xiàng)目主要對蒙派克迷迪設(shè)計(jì)前期整車的疲勞耐久性進(jìn)行CAE 虛擬驗(yàn)證，并且結(jié)合實(shí)車試驗(yàn)場及用戶道路數(shù)據(jù)采集進(jìn)行相關(guān)分析，利用CAE 分析結(jié)果和實(shí)車疲勞試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)整車疲勞耐久性壽命指標(biāo)，制訂了合理有效的試車場試驗(yàn)規(guī)范和加速的疲勞臺架試驗(yàn)流程。本項(xiàng)目涉及的工作內(nèi)容較多，主要的工作創(chuàng)新點(diǎn)如下：1、根據(jù)設(shè)計(jì)前期的 CAD 數(shù)模，利用已經(jīng)積累的同等車型的實(shí)際載荷譜，進(jìn)行前期的CAE 虛擬疲勞分析工作，初步明確存在疲勞強(qiáng)度的關(guān)鍵區(qū)域，進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)及CAE 分析工作，直至滿足概念設(shè)計(jì)規(guī)定的疲勞壽命指標(biāo)。2、數(shù)據(jù)采集過程中，利用CAE 前期虛擬疲勞分析結(jié)果，規(guī)劃了詳細(xì)的道路載荷譜測試通道和數(shù)據(jù)類型，對于需要關(guān)心的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)應(yīng)變測試。3、對于實(shí)測道路載荷譜數(shù)據(jù)，利用CAE 軟件進(jìn)行相對疲勞損傷的計(jì)算，對特征事件進(jìn)行載荷分割和處理，形成有效的靜態(tài)典型載荷，在靜態(tài)強(qiáng)度分析階段對整車進(jìn)行有效評價(jià)。4、根據(jù)整車典型事件道路載荷和疲勞耐久規(guī)范測試數(shù)據(jù)，利用 CAE 虛擬疲勞計(jì)算，進(jìn)一步驗(yàn)證了前期虛擬疲勞驗(yàn)證的可靠性。5、根據(jù)前期制訂的整車疲勞壽命指標(biāo)，通過對試驗(yàn)車特征事件的道路鋪測試處理，以及和用戶道路載荷譜相關(guān)性分析，制定了有效的試驗(yàn)場試車規(guī)范，并且該試車規(guī)范正在進(jìn)一步驗(yàn)證。6、為近一步縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，我們結(jié)合試驗(yàn)場測試數(shù)據(jù)，利用CAE 疲勞等效的原則，制定了加速的疲勞臺架試驗(yàn)規(guī)范，該臺架試驗(yàn)規(guī)范能夠快速有效的發(fā)現(xiàn)問題，早早找到結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)行早期結(jié)構(gòu)疲勞驗(yàn)證。7、在本項(xiàng)目的實(shí)施過程中，充分利用CAE 的各種分析手段，包括靜強(qiáng)度分析、載荷分解、疲勞強(qiáng)度分析，迅速有效的保證了疲勞耐久項(xiàng)目的實(shí)施，極大地提高了產(chǎn)品疲勞耐久性能的可靠性。福田汽車 CAE 計(jì)算分析所很早就意識到虛擬驗(yàn)證對產(chǎn)品性能設(shè)計(jì)的作用，在98 年開始陸續(xù)購置了汽車行業(yè)應(yīng)用廣泛的CAE 分析工具，本疲勞驗(yàn)證項(xiàng)目主要應(yīng)用的軟件包括：前后處理軟件：MSC.Patran、I-deas、Hypermesh求解器軟件：MSC.adams、MSC.nastran、ICE-FLOW利用虛擬疲勞軟件編制加速試驗(yàn)臺架規(guī)范整車試驗(yàn)場道路載荷譜采集經(jīng)過幾年的積極發(fā)展，計(jì)算分析所已經(jīng)形成了一整套有效的汽車產(chǎn)品疲勞耐久性分析手段：1、利用有限元前處理軟件I-deas、Hypermesh 進(jìn)行零部件、系統(tǒng)及整車的網(wǎng)格模型構(gòu)建工作，進(jìn)行虛擬疲勞耐久性分析，利用成熟的有限元建模流程和工作規(guī)范，可以保證耐久性分析的工作質(zhì)量和一致性。2、對于零部件、系統(tǒng)及整車典型載荷及實(shí)測道路鋪載荷的分解工作，利用MSC.adams 多體動力學(xué)軟件將載荷分解到零部件級別、系統(tǒng)級別以及整車級別，這樣可以得到汽車產(chǎn)品各層次結(jié)構(gòu)承受載荷情況。3、利用分解的典型載荷和實(shí)測載荷譜，利用MSC.nastran 進(jìn)行零部件、系統(tǒng)及整車級別的靜態(tài)強(qiáng)度分析，為后續(xù)虛擬疲勞及結(jié)構(gòu)改進(jìn)做好準(zhǔn)備工作。4、根據(jù)分解的實(shí)測載荷譜和靜態(tài)強(qiáng)度分析結(jié)果，利用線形疊加的方法，在ICE-FLOW 虛擬疲勞軟件環(huán)境下，進(jìn)行零部件級別、系統(tǒng)級別以及整車級別的虛擬疲勞壽命分析。對于固定的分析流程和方法可以重復(fù)利用，大大提高了結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的分析效率。5、基于等效壽命的原則，利用相對疲勞的概念，在ICE-FLOW 軟件里面可以進(jìn)行試車場及用戶道路的相關(guān)性分析工作，根據(jù)目標(biāo)市場的疲勞壽命指標(biāo)，制訂合理有效的試車場試車規(guī)范，對于后續(xù)車型的開