Анализ усталости компонентов также разделен на два этапа: структурный анализ и анализ усталости.
Сначала с помощью Abaqus/Explicit проводится структурный анализ втулок автомобильной подвески. На основе численной модели втулки задаются свойства материала, выполняется построение сетки и прикладываются нагрузки для расчета и анализа знакопеременной деформации вдоль вертикальной оси в пределах одного синусоидального цикла.
Как нагружать резиновые втулки? Установите по схеме движения резиновой втулки.
Каков характер движения втулок подвески?
На следующем рисунке показана конечно-элементная модель конкретной втулки подвески под радиальной нагрузкой и контурный график результатов расчета.
Кривая жесткости втулки (кривая силы-перемещения) сравнивается с экспериментальными результатами, что еще раз доказывает обоснованность установленной модели FEM. Как видно из рисунка: анализ с использованием гиперупругих параметров, определенных по образцам материала, демонстрирует хорошее соответствие экспериментальных и аналитических результатов на диаграмме нагрузки-перемещения.
Далее результаты вышеуказанного структурного анализа передаются в программный модуль анализа усталости (в данном случае с использованием программного обеспечения FEMFAT от Magna ECS) и сравниваются с результатами испытаний на долговечность. Испытания и анализ демонстрируют превосходную стабильность как усталостной долговечности, так и местоположения трещин.
По результатам испытаний трещины распространялись в окружном направлении и инициировались из зоны материала, одновременно подвергающегося осевым растягивающим и сжимающим нагрузкам.
Диаграмма Хейга результатов моделирования усталости подвесной втулки показывает разрушение при коэффициентах сжимающих напряжений. Хотя растягивающие и сжимающие нагрузки прикладываются к резиновому материалу в равной степени, анализ показывает, что разрушение в конечном итоге начинается при сжатии.
Проверка и дальнейшее подтверждение позволили разработать методологию анализа усталости резиновых компонентов, основанную на кривых S-N и диаграммах Хейга.
[Создание эффективного процесса проектирования транспортных средств с помощью технологии анализа усталости] Применяя предложенный метод анализа усталости для виброизолирующих резиновых компонентов, было проведено параметрическое исследование компонентов, изготовленных из одного и того же материала, для изучения взаимосвязи между геометрическими изменениями (объемом резины) и долговечностью. Геометрия компонента была заимствована из исходной конструкции детали с смоделированными вариациями, включая:
● Увеличение внешнего диаметра на 15 и 30 %;
● Увеличение внутреннего и внешнего диаметров на 15 и 30 %;
● Осевое удлинение детали на 15% и 30%.
Методы нагружения: радиальные и скручивающие нагрузки.
Было построено шесть различных геометрических конфигураций и два разных режима нагрузки. Результаты моделирования суммируются следующим образом:
(1) Радиальная силовая нагрузка: шесть модифицированных форм плюс исходная форма.
(2) Скручивающая нагрузка смещения: шесть модифицированных форм плюс исходная форма.
Отклонения тенденций от двух приведенных выше рисунков суммированы в Таблице 1: «Таблица корреляции производительности и геометрии».
Выводы исследования: Когда увеличивается только внешний диаметр, снижается устойчивость к радиальным нагрузкам, улучшается устойчивость к скручиванию и ухудшаются характеристики пружины. Когда увеличиваются как внутренний, так и внешний диаметры, увеличивается долговечность при радиальных и скручивающих нагрузках, а характеристики пружины смягчаются. При увеличении осевой длины увеличивается долговечность при радиальных и скручивающих нагрузках, а характеристики пружины становятся жестче.
Эти результаты объединены в следующую «Матрицу эффективности»:
Путем предварительного расчета долговечности и характеристик пружин различных вариантов конструкции с помощью автоматизированных программ точность каталога характеристик можно дополнительно повысить за счет постоянного обновления данных.
Для резиновых виброизоляторов требования к эксплуатационным характеристикам могут быть направлены на достижение оптимального баланса между долговечностью при радиальных нагрузках и долговечностью при кручении, или устойчивость при кручении может иметь особое значение. Что касается характеристик пружин, то хотя более мягкая жесткость пружины часто желательна для снижения шума, вибрации и комфорта езды, иногда необходимы относительно более жесткие пружины для обеспечения точности управления и устойчивости автомобиля. Поскольку данные о проектировании компонентов с определенными характеристиками производительности выбираются в соответствии с целевыми показателями производительности всего автомобиля, а эти атрибуты неразрывно связаны с размерными параметрами, размеры компонентов можно подвергнуть обратному проектированию, исходя из желаемых показателей производительности. Этот подход позволяет установить целевые показатели производительности на начальном концептуальном этапе разработки транспортного средства, даже при отсутствии подробных чертежей, и позволяет получить приблизительную компоновку резиновых компонентов на основе ожидаемых характеристик. Используя этот каталог характеристик, размеры компонентов можно определить с самого начала в соответствии с техническими характеристиками, что устраняет необходимость в повторяющихся анализах методом конечных элементов, позволяет избежать итераций проектирования и доработок на этапах детальной разработки, а также способствует быстрой реализации высокоточного планирования.
VDI предлагает высококачественную и надежную продукцию. Мы горячо приветствуем покупку втулки подвески VDI 7L0499035A.
