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、排放標準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。隨著合資品牌的大舉進入國內(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，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，就緊緊圍繞目標市場開展產(chǎn)品耐久性性能調(diào)查，充分了解目標客戶的需求，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。以整車耐久性指標為基礎，通過充分考慮典型載荷工況，實際客戶使用工況，試驗場道路譜載荷，進行CAE 虛擬靜強度及疲勞強度分析工作。對于結(jié)構存在薄弱的環(huán)節(jié)，進行結(jié)構改進和重復驗證，最后利用和加速臺架的試驗結(jié)果進行驗證，證明夢派克迷迪完全滿足產(chǎn)品目標市場的疲勞耐久性指標。福田夢派克迷迪充分考慮了客戶的多種運行載荷情況，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，還是關鍵零部件，充分的進行了CAE 虛擬驗證和試驗臺架的相關分析，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)外汽車技術研發(fā)資源，歷經(jīng)3 年的時間，攻克了多項技術難題后呈現(xiàn)給汽車行的有一個精品工程。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取，敢于超越的創(chuàng)新精神。本項目主要對蒙派克迷迪設計前期整車的疲勞耐久性進行CAE 虛擬驗證，并且結(jié)合實車試驗場及用戶道路數(shù)據(jù)采集進行相關分析，利用CAE 分析結(jié)果和實車疲勞試驗采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)整車疲勞耐久性壽命指標，制訂了合理有效的試車場試驗規(guī)范和加速的疲勞臺架試驗流程。本項目涉及的工作內(nèi)容較多，主要的工作創(chuàng)新點如下：1、根據(jù)設計前期的 CAD 數(shù)模，利用已經(jīng)積累的同等車型的實際載荷譜，進行前期的CAE 虛擬疲勞分析工作，初步明確存在疲勞強度的關鍵區(qū)域，進行結(jié)構改進及CAE 分析工作，直至滿足概念設計規(guī)定的疲勞壽命指標。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)劃了詳細的道路載荷譜測試通道和數(shù)據(jù)類型，對于需要關心的區(qū)域進行重點應變測試。3、對于實測道路載荷譜數(shù)據(jù)，利用CAE 軟件進行相對疲勞損傷的計算，對特征事件進行載荷分割和處理，形成有效的靜態(tài)典型載荷，在靜態(tài)強度分析階段對整車進行有效評價。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 虛擬疲勞計算，進一步驗證了前期虛擬疲勞驗證的可靠性。5、根據(jù)前期制訂的整車疲勞壽命指標，通過對試驗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性分析，制定了有效的試驗場試車規(guī)范，并且該試車規(guī)范正在進一步驗證。6、為近一步縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，我們結(jié)合試驗場測試數(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規(guī)范，該臺架試驗規(guī)范能夠快速有效的發(fā)現(xiàn)問題，早早找到結(jié)構的薄弱環(huán)節(jié)，進行早期結(jié)構疲勞驗證。7、在本項目的實施過程中，充分利用CAE 的各種分析手段，包括靜強度分析、載荷分解、疲勞強度分析，迅速有效的保證了疲勞耐久項目的實施，極大地提高了產(chǎn)品疲勞耐久性能的可靠性。福田汽車 CAE 計算分析所很早就意識到虛擬驗證對產(chǎn)品性能設計的作用，在98 年開始陸續(xù)購置了汽車行業(yè)應用廣泛的CAE 分析工具，本疲勞驗證項目主要應用的軟件包括：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臺架規(guī)范整車試驗場道路載荷譜采集經(jīng)過幾年的積極發(fā)展，計算分析所已經(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 進行零部件、系統(tǒng)及整車的網(wǎng)格模型構建工作，進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測道路鋪載荷的分解工作，利用MSC.adams 多體動力學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)構承受載荷情況。3、利用分解的典型載荷和實測載荷譜，利用MSC.nastran 進行零部件、系統(tǒng)及整車級別的靜態(tài)強度分析，為后續(xù)虛擬疲勞及結(jié)構改進做好準備工作。4、根據(jù)分解的實測載荷譜和靜態(tài)強度分析結(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利用，大大提高了結(jié)構的改進的分析效率。5、基于等效壽命的原則，利用相對疲勞的概念，在ICE-FLOW 軟件里面可以進行試車場及用戶道路的相關性分析工作，根據(jù)目標市場的疲勞壽命指標，制訂合理有效的試車場試車規(guī)范，對于后續(xù)車型的開