疲劳耐久性能仿真解决方案

LMS疲劳耐久性能仿真解决方案张霁LMS（LeuvenMeasurement&System）国际公司－全球工程测试与机电虚拟仿真技术的领导者

全球唯一能够同时提供包括测试、仿真和咨询服务在内的完整解决方案的工程创新技术公司总部位于比利时Leuven，在全球30多个国家或地区设置有分公司或代表处。核心业务包括测试、仿真、工程咨询三部分。全球已有超过3000家来自航空航天、汽车、重工、船舶和其它制造业的用户在使用LMS公司的产品或服务。2012年底被西门子收购，目前属于西门子PLM。

LMS的产品及工程服务LMSTecWareTestdatamanagementLMSImagine.Lab1DsimulationsolutionLMSVirtual.Lab3DsimulationsolutionsLMSEngineeringandDeploymentServicesLMSSCADASMobileRecorderLabLMSTest.LabTest-basedengineeringsolutionsLMSTest.XpressAnalyzertestingsolutionsLMSSCADASMobileRecorder

LabLMSSamTechSamCefMulti-PhysicsSimulation主要内容2疲劳分析工程案例介绍1疲劳仿真分析的流程及LMS的解决方案主要内容2疲劳分析工程案例介绍1疲劳仿真分析的流程及LMS的解决方案LMS的耐久性整体解决方案我们的目标：一次性设计成功LMS耐久性研发中心：德国凯泽斯劳滕

提供试验、仿真、工程咨询服务耐久性仿真解决方案–LMSVirtual.LabDurability+Motion耐久性试验解决方案–LMSTecWare+LMSSCADAS时域波形再现仿真–MotionTWR集成试验与仿真的耐久性方案LMS的耐久性仿真分析流程试验数据采集试验数据处理车辆多体运动学模型建模及载荷分解有限元模型建立及应力分析疲劳仿真试验数据采集试验数据采集试验数据处理试验数据处理LMSTecWare――耐久性试验载荷数据处理软件试验数据处理及确认准则数据确认是确定测试的数据是否有效合理。测试数据信号一致性和合理性检查应该检查以下几个方面：信号值是否与期望的或者定义的一致？如：刹车工况，需要轮轴力Fx和

加速度Ax。信号等级是否与期望的一致？如：车身最大加速度应为：x/y向，±2g；z向±5g。信号值和信号等级是否对称？同一轴的两个车轮的Z向载荷幅值、偏移等应一致。信号是否出现毛刺现象？信号是否出现偏移现象？信号是否出现漂移现象？试验数据确认准则------毛刺现象当信号产生明显高于或者低于平均值的时候，将会产生毛刺现象，通过以下方法可以发现毛刺：观察数据的最大值和最小值；静态的分析数据检查幅值的改变率；最大最小值方法是检查毛刺现象的一般性方法，也是比较好的方法。试验数据确认准则------偏移现象偏移错误是指：基本的信号值（均值）或者在稳定状态下的信号值（如汽车在平地上时）偏离正确的物理值。这种错误需要通过减去误差值来修正。试验数据确认准则------漂移现象测试信号出现漂移，主要是指信号平均值偏移0线。这是非正常信号，主要是测试设备调试问题或者测试传感器等原因造成的。车辆多体运动学模型建模及载荷分解车辆多体运动学模型建模及载荷分解externalloadsinternalforces通过系统的外部载荷，用多体仿真或动态有限元计算部件上的内力仿真模型的准确性需要用试验标定LMSVirtual.LabMotionMotion系统级疲劳系统级振动噪声CAE与试验集成CAD&CAE集成MotionTWRMotionRealTimeMotion&AMESimMotion&MecanoCAD&CAE集成与现有CAD数据的兼容性好

CATIA,PROE,SOLIDWORKS,UG满足分析工程师随时更改CAD的需求简化建模操作过程（位置自动装配）子机构装配功能一次完成动力学分析&干涉检查考虑结构柔性变形的干涉考虑柔性连接变形的干涉自动探测干涉，预报干涉

位置和出现时间等CAE与试验集成试验模态线架模型：可以直接将试验模态数据导入生成柔性体（设计不更改的部件）。提高分析精度和计算效率。支持大规模实测数据的读入：有专门读入试验数据格式的TimeSerious系列接口，可以直接读入各类试验数据（DAC,Edas,EdasWin,Funktion,IBMI2,RigSys等），并可选择通道。结合相关性分析：通过相关性分析对有限元模型进行优化。曲柄连杆机构多体动力学混合模型系统级疲劳

——Motion&Durability有限元网格模型系统载荷Virtual.LabMotion静力固有模态结果模态参与因子&载荷疲劳求解器(FALANCS)后处理建立疲劳分析有限元求解系统模型特点：直接使用机构动力学计算结果的部件载荷和应力历程而无需文件转换，自动建立动强度和疲劳计算模型系统级振动噪声

——Motion&NVM&AcousticMotion&AMESim建立包括控制、液压、气动、电驱动系统的控制器模型。缺失：真实的机构动力学特性以及外部负载。控制系统建立机构模型并进行运动仿真。缺失：真实的伺服控制系统和控制信号。受控机构将伺服控制系统引入到机构模型中，建立完整的动力学模型。机电闭环动力学模型接口设置简单，不受端口数量的限制联合求解稳定、快速在Motion中可以直接更改AMESim参数，可实现真正意义的机电液模型优化横向扩展：Motion&AMESim&Mecano横向扩展：Motion&AMESim&Test横向扩展：Motion&AMESim&Simulink纵向扩展：系统级疲劳，系统级振动噪声Motion&AMESim实时有专门的技术团队Motion&MecanoMecano求解器和前处理已经集成在VL中，不需要单独安装samcefMecano；可以考虑几何非线性，材料非线性以及接触非线性；Coupled求解方式，可以实现变步长求解。相比CoSim，速度更快，求解精度越高；大大提高机构动力学分析精度和动载荷精度一个模型中可以引用多个非线性柔性体，可以实现Motion&Mecano&Amesim（simulink）三方集成。应用领域AutomotiveOEMsandsupplierse.g.twistbeamaxlesuspensions,coil/leafsprings,rubberbushings,tires,automotivemechanismsAerospacee.g.wings,high-liftdevices,helicopterblades,spacemechanismsOff-highwaye.g.rubberbeltsandtracksLinearflexibletwistbeamunderestimatestoeanglevariationinsuspensionrollconditions,e.g.cornering:thisleadstolessaccuratepredictionoffull-vehiclehandling,mainlyintermsofundersteeringandsideslipgradientMotion&MecanoMBSmodelingofrearsuspensionwithnonlinearflexibletwistbeamandbushingsMotionTWR原有车型的路面载荷迭代，得到虚拟路面，在设计早期应用于新车型的载荷预测，可以将疲劳分析大大提前应用于平顺性仿真分析通过建立虚拟台架，进行虚拟台架试验，可以验证和优化物理试验台架；为物理试验台架提供更好的迭代初始激励，缩短试验迭代时间，加速台架试验过程；通过虚拟台架试验得到最优的台架迭代策略，以及最佳的传感器安装位置，为物理台架试验提供参考；通过虚拟台架试验，实现部分甚至全部替代真实试验，节约试验的成本；通过虚拟台架试验，可以进行虚拟的载荷分解和疲劳损伤分析，快速的对结构设计参数进行优化和验证。LMSHybridRoad混合路面技术概述动因基于道路试验测量的六分力，不适合直接用于多体动力学分析和疲劳分析非约束模型：漂移、滚转…约束模型：过评价直接测量路面不平度的数字道路方法费用较高如何基于现有车辆的道路试验数据得到能够适用于新车型开发早期阶段的疲劳分析？新车型样车还未制造只有现有相似车型的试验数据基本假定新旧相似车型在同一道路上的路面不平度历程一致基于一致的损伤累计方法根据路面试验的载荷和响应，反算出轴头的垂向位移激励，作为路面不平度数据所得到的轴头垂向位移激励，可以直接施加在无约束多体动力学模型上工具LMSMotionTWRLMSVirtual.LabMotion约束模型非约束模型MotionTWR分析流程MBSmodelsetupSensorsActuatorsMBSmodelpreparationUnconstrainedvehiclewithWFTMotionTWR工程案例

东风日产平顺性分析：MotionTWR载荷迭代：MotionTWR操稳平顺性：Motion钣金和焊点疲劳：DurabilityMotionTWR工程案例

FAW虚拟台架试验应用：MotionTWRFAW将基于MotionTWR的虚拟台架试验应用到了实际工作流程中，取得了很大的成效。解决了越野车驾驶室疲劳开裂问题解决了商用车驾驶室悬置扭杆臂疲劳断裂问题均和试验做了对标，并使用仿真的方法进行了结构改进。Motion实时支持HIL和DIL两种方式的实时仿真HIL侧重于在设计早期考察控制器性能如ECU；DIL可实现在设计早期对系统整体性能（如车辆操稳性，飞机操纵性能等）进行主观评价；专业的模型分割并行求解技术满足了复杂动力学模型实时求解速度的要求支持高达170个自由度的动力学模型的实时求解C代码和Matlab/SimulinkS-function两种输出格式，与当前广泛应用的实时仿真环境如Concurrent，dSPACE、RT-Lab、xPC、LabView等完全兼容WilliamPrescott,GertHeirman,MattFurman,JorisDeCuyper(LMS);LudgerDragon,AndreLippeck,HorstBrauner(DaimlerAG):“UsingHigh-FidelityMultibodyVehicleModelsinRealTimeSimulations”SAEWorldConference2012WilliamPrescott,MattFurman(LMS);KatsuhikoYamamoto(ToyotaMotorCorporation):“UsingHighFidelityMultibodyVehicleModelsinHardware-in-the-LoopSimulations”JSAEAnnualConference2012有限元模型建立及应力分析有限元模型建立及应力分析确定分析对象，进行有限元建模：有限元网格离散标准焊点建模标准焊缝建模标准LMSSamTechSamCef非线性有限元分析NXNASTRAN线性有限元分析疲劳仿真疲劳仿真LMSVirtual.LabAcousticsMotionDurabilityNoise&VibrationOptimizationStructuresNVHRide

ComfortAcousticsHandlingEngineDynamicsDurability平台化3D仿真平台包含了零件设计、网格划分、振动分析、声学分析、运动学分析、疲劳分析、优化分析。模块之间无缝结合，随意切换。很多试验数据及第三方的有限元结果文件的数据接口。LMSVirtual.LabDurability的疲劳分析方法

高周疲劳分析（S-N\E-N）

低周疲劳分析（E-N）

无限寿命分析

焊点疲劳分析

焊缝疲劳分析

振动疲劳分析

热疲劳分析

系统级疲劳分析

多工况疲劳分析FALANCS疲劳求解器，三十多年的历史，在欧洲得倒广泛的应用。LMSVirtual.LabDurability的特点Durability部件级疲劳系统级疲劳试验信号集成CAE集成后处理焊点焊缝疲劳振动疲劳CAE集成与试验信号集成与现有CAE分析软件的数据兼容性好有限元接口：ABAQUSANSYSCATIA/FEAI-DEASNASTRANPERMAS可直接读取各种试验载荷数据（LMS，MTS，IST，NCODE）可利用有限元网格快速建立多通道准静态计算工况直接输入网格直接输入载荷数据部件级及系统级疲劳LoadsFatiguesolver

(FALANCS)

Materials

DataStructural

FEmeshPost-processStressresultsStructuralFEMeshSystemLoadsVirtual.LabMotionStaticand

Normal

ModesComponent

LoadsFatiguesolver(FALANCS)Post-processFatiguesetupFE-solverSystemModel部件级疲劳可以直接调用第三方软件计算的数据导入疲劳求解器进行疲劳分析系统级疲劳可以进行流程化的疲劳分析，实现零件设计，运动学分析，载荷分解，疲劳计算的一气呵成，不需要第三方软件。Kinematics

modelDynamicsimulation

(rigid)Dynamicsimulation

(flexible)Load

cascadingComponent

fatigue焊点疲劳第一步：（基于力）

1.直接利用粗略的NVH焊点模型(HEXA,CWELD或CBAR)，

2.预测出焊核上的力和力矩，3.根据解析表达式得到焊核和影响区的应力4.根据得到应力计算损伤 优点：网格粗，计算快，直接利用NVH模型； 缺点：精度差；第二步：（基于应力）

5.用细化的局部焊点模型代替危险焊点，6.直接计算出精确影响区的应力，7.预测精确的疲劳寿命。 优点：精度高； 缺点：网格精细，计算速度慢；整个过程是自动的；在精度与速度之间的理想平衡；ee焊缝疲劳名义应力法传统焊缝分析方法通过焊缝相邻单元的应力对焊缝进行疲劳预测BS7608、FKM、IIW和Europe3标准建模精度要求高（网格划分有要求），高安全系数，适应性差，复杂结构难以找到对应的疲劳曲线切口应力法把基于壳网格的模型和3D细化模型相结合，模拟焊头和焊脚的应力张量历程；注：传统切口应力法仅适用于实体网格，LMS经技术创新将之适用于壳单元网格建模精度要求不高，降低建模工作量使用壳网格计算的结果（力），计算所有可能的裂纹起始部位的局部应力历程IIW标准，精度高，分析结果更贴近实际有效应力法：专门针对薄板（<2mm）的焊缝疲劳分析对于较厚的板，切口应力法考虑了尺寸效应。

但是对于薄板，由于焊根和焊趾切口的差异，会带来较大的误差。测试表明，对焊趾的损失计算误差较大

有效应力法充分考虑切口半径和切口开度角的影响，大大提高薄板焊缝疲劳分析精度KtAllstressconcentrationfactorssssR=0.3mmforweldtoesandrootFMFM支持：壳对壳的焊缝，壳对实体的焊缝，实体与实体的焊缝SN2106loglog1107FATclass振动疲劳PSDofLoadGeometryMaterialLocalStressesResultsSweepAmpl.GeometryMaterialResultsLocalStresses随机振动疲劳基于模态结果，方便快捷的建立随机响应分析谐波振动疲劳基于模态结果，方便快捷的建立强迫响应分析可以将较长的时域载荷，转化为频域载荷计算，大大缩短计算时间热疲劳LMS热疲劳解决方案为工程上热疲劳分析提供切实可行的方法传统的粘弹性－弹塑性力学分析方法要求输入很多，且求解速度很慢，不适用于工程应用。兼顾精度和效率综合考虑机械载荷与热载荷

恒温

变温

温度场依赖温度的材料特性曲线（S-N曲线、E-N曲线等）温度相关的应力状态考虑温度变化、高温对耐久性的影响：热应力、对材料特性的影响、应力应变循环、蠕变疲劳典型应用汽车发动机疲劳分析动力总成疲劳分析进排气系统疲劳分析航空发动机疲劳分析后处理分析之后找出所有危险区域损伤疲劳寿命

最大应力振幅最大应力值安全系数载荷设计系数设计寿命系数危险平面方向耐久性功能品质数值损伤

局部应力状态分析热点分析自动搜索疲劳薄弱区域安照程度排序局部应力张量历程虚拟应变片分析载荷贡献量分析：哪个载荷对损伤贡献最大工况贡献量分析：那个工况对损伤贡献最大损伤累积得速度随时间是如何变化的……危险区域热点更快，信息更充分的工程决策Damage

historiesDamage

rateLoads

Materials

DataStructural

FEmesh软件自带材料库自定义材料根据抗拉强度、弹性模量拟合材料其他特点---材料疲劳材料定义方式：材料库自定义自动拟合疲劳材料定义特点：考虑不同应力比考虑不同的温度考虑不同的成活率其他特点---分层疲劳分析可以查看所有单元或是所有层的疲劳结果.3个选项:基于表面的疲劳分析基于表面下某一距离的疲劳分析基于整体的疲劳分析应用:复合材料硬表面合金结构…其他特点---自动生成报告疲劳分析完成后，自动的生成一个XML文件。文件中包含疲劳分析的所有信息，包括疲劳分析结果，疲劳分析方法的选择，材料的定义，疲劳参数的定义，分析工况与载荷等信息。可以在特征树上直接打开。可以将此文件做为一个较为完整的报告文件。XML的布局可以按照需要进行调整。LMSVirtual.Lab主要客户一览主要内容2疲劳分析工程案例介绍1疲劳仿真分析的流程及LMS的解决方案汽车开发过程中的疲劳分析项目汽车车身钣金及焊点疲劳分析底盘零部件的疲劳分析及副车架和车架的焊缝疲劳分析开闭件的关闭耐久疲劳分析关键支架的振动疲劳分析发动机变速箱的疲劳分析高温环境工作部件的热疲劳分析工程案例2车身钣金及焊点疲劳分析1车门关闭耐久疲劳分析3虚拟台架试验工程案例2车身钣金及焊点疲劳分析1车门关闭耐久疲劳分析3虚拟台架试验48研究对象及目的

以某卡车的车门及门框为研究对象（如下图所示），考虑车门在不同关门速度下，车门钣金的疲劳损伤情况。通过仿真与试验的对比，验证仿真方法的可行性及精度。同时找到一种适合于工程的分析方法。能够在产品开发的前期阶段，考虑产品的耐久性问题，找到设计中的薄弱环节，尽早改进设计，减少物理样机试验的验证次数，缩短开发周期和节约开发成本。分析方法

由于车门关闭这一过程是高非线性的瞬态过程，包含了密封条压缩，门锁锁止及会弹等复杂的接触特性。因此，传统的线性分析（例如准静态叠加法和模态叠加法）已经不再适用于此种工况。

因而选取非线性瞬态分析方法来获得分析对象的局部应力应变时间历程，在将所得到的应力应变时间历程导入疲劳求解器中预测对象的疲劳寿命。

拟采用的计算机软件仿真环境为：ABAQUS和LMSVirtualLabDurability，TecWare等。车门关闭耐久项目分析流程CAD数模（车门数模，密封条数模，门锁数模，侧围周边数模）有限元网格离散（按照疲劳分析的有限元网格离散标准对相应零件进行网格离散）总成装配（侧围，车门总成要按照实际情况进行连接，包括焊点，焊缝，粘胶等）车门关闭耐久模型搭建车门密封条模型的建立,调试与验证车门锁模型的建立,调试与验证瞬态分析计算（按照相应的工况对车门关闭进行瞬态分析计算）应力检查（检查是否存在应力歧义）OK导入Virtual.LabDurability模块进行疲劳寿命预测NOK（调整网格质量，模型）结果评价车门关闭耐久试验对比密封条刚度试验。正压，偏压，45度压。门锁静态压缩试验门锁环应变测试试验密封条建模及分析流程通过调整密封条MOONEY-RIVLIN模型中的三个参数，来优化密封条的刚度曲线，使其与试验曲线的相关性能达到80%CAD数模（密封条的CAD数模，应包含截面信息）通过密封条截面，建立密封条的截面模型（模型尽量避免出现三角形）在ABAQUS模板下建立密封条的压缩分析工况（密封条采用橡胶MOONEY-RIVLIN模型）仿真刚度曲线与试验刚度曲线对比OK（相关性达到80%）确定密封条的参数属性（C10，C01，D1）NOK（相关性小于80%）利用上述三个参数及密封条CAD数据建立密封条的实体模型，为后面的计算准备密封条一致性验证车门在关闭时，密封条主要受力为正压，局部受偏压和侧压，下图统计了车门关闭时，密封条在不同截面处的压缩方式。ABCDEF统计不同截面位置的压缩变形，密封条压缩试验分为以下几个方面进行验证：100%正压2.50%正压。3.45度压缩。53密封条一致性验证密封条仿真与试验刚度曲线对比

100%正压密封条一致性验证50%正压。初始位置压缩10mm仿真压缩10mm密封条一致性验证45度压缩。初始位置压缩10mm仿真压缩10mm56车门锁建模及分析流程利用相应的试验数据，通过调整门锁的刚度和阻尼，来实现仿真与试验的一致性验证（分为准静态试验验证和动态试验验证）。CAD数模（车门锁的CAD数模）车门锁模型的网格离散（建立车门锁模型时，只需建立关键的部件，其余部件简化处理）在ABAQUS模板下建立车门锁的机构模型（门锁的运动学模型，将关门时的门锁运动情况描述清楚）仿真刚度曲线与试验刚度曲线对比及门锁环处应力对比OK（相关性达到80%）确定门锁模型NOK（相关性小于80%）57车门锁建模门锁建模时，不需要把所有的门锁特征建立出来，只需要建立其关键部件（左图），目的是能够模拟出门锁在关门时的运动特性。上锁舌锁壳下锁舌上螺簧锁环下螺簧

初始接触滑动接触撞击停止锁止车门锁调试方法车门锁主要结构由锁壳、上下锁舌、锁环以及螺旋弹簧组成，建立门锁调试模型时，只需要建立上述关键部件即可。螺旋弹簧的刚度按照供应商提供的数据进行设置。止动爪弹簧卡板弹簧止动爪弹簧卡板弹簧根据图纸中的螺旋弹簧说明，在开始时，弹簧有预紧扭矩，螺旋弹簧在ABAQUS建模时一般采用CONNECTOR单元（solt+revolute,hinge,bush），关键字如下：*CONNECTORBEHAVIOR,NAME=bush1*CONNECTORCONSTITUTIVEREFERENCE,,,-49.9,,*CONNECTORDAMPING,COMPONENT=4500,,0.0*CONNECTORELASTICITY,COMPONENT=11.0000E+09,,0.0*CONNECTORELASTICITY,COMPONENT=4160.4,,0.059车门锁调试方法车门关闭时能够体现初始接触、滑动接触、撞击停止、锁止的过程。将车门锁固定在台架上，压缩锁环得到锁环处的力与压缩位移的曲线，静态试验的目的是为了验证门锁模型的弹性元件建模是否准确。车门锁一致性验证（准静态）试验设备及工况仿真模型61车门锁一致性验证（准静态）关键位移点的曲线初始接触半锁全锁62通过调整门锁扭转弹簧刚度和阻尼参数，逐步优化调整门锁模型，使得门锁关键位置应力时间历程与试验值一致。车门锁一致性验证（动态）门锁锁环外侧试验与仿真MISES应力曲线对比关闭速度2.0m/s绿色为试验曲线红色为仿真曲线仿真曲线与试验曲线均做100HZ滤波位置试验测得应力MPa仿真应力MPa相差第一峰值点90.286.3-4.32%第二峰值点71.380.512.90%车门锁一致性验证（动态）64车门关闭瞬态计算模型的调试将调试好的密封条模型及门锁模型装配好以后，进行车门关闭的瞬态分析，在车门外板上选择刚度较大的位置进行加速度测量，监测车门关闭过程的加速度信号。同时选取关键点进行应变测量。将这些测试信号的仿真值与试验数值进行对比，用来确定瞬态关闭的过程是否与实际一致。试验加速度测量点仿真加速度测量点65车门关闭瞬态计算模型的调试试验与仿真加速度曲线对比（2.0m/s）车门关闭瞬态计算模型的调试2.0m/s速度工况铰链附近试验与仿真应力对比车门关闭瞬态计算模型的调试车窗角点处试验与仿真应力对比车门关闭瞬态计算模型的调试车门内板处试验与仿真应力对比疲劳分析的流程载荷疲劳求解器

(FALANCS)材料几何后处理应力分布材料处理情况疲劳分析三要素的处理情况----材料对于车门系统，用到的材料有ST06,ST13,ST14,P250,HSA340。车门关闭的过程局部钣金会产生塑形变形，因此分析采用E-N方法，由于缺少实际的材料疲劳曲线，因此使用软件的UML法则，根据材料的抗拉强度及弹性模型由软件自动拟合疲劳材料曲线进行疲劳分析。材料牌号抗拉强度

（真实）

计算采用HSA340(GQ350/420,B340LA)572P250(SPCN440P、SPC440HR、

B250P1、250P1)544.8ST06Z（DC54D+Z,DC54D+ZF）381ST13419ST14404ST06ST14ST13P250HSA340疲劳分析结果疲劳分析结果1.5m/s工况对疲劳计算结果进行分析，其中最大损伤为1.86e-5，出现在单元3783859处，由于此处为刚性单元连接位置，为应力歧义引起的损伤，疲劳寿命不予考虑。在车门内外板可见位置未发现损伤大于1e-5损伤，即车门内外板可见位置疲劳寿命都大于10万次。疲劳分析结果疲劳分析结果2.0m/s工况2.0m/s工况下探测损伤大于1e-5的热点，共探测出6个疲劳损伤热点，其中单元28255，28968，28247、3907735、3783859为刚性单元连接位置，此处判断为应力歧义引起的大损伤，疲劳寿命不予考虑。单元3916306损伤位置为车门风窗角点位置，损伤为3.05e-5，换算为疲劳寿命为车门开关3.28万次。73疲劳试验与仿真一致性分析工况试验仿真寿命误差（试验/仿真）1.5m/s10万次试验内外板均未发现疲劳裂纹内外板的最小寿命均大于10万次2.0m/s车门外板车窗角点处两轮试验均发现疲劳裂纹裂，第一轮试验10万次时明显疲劳裂纹，第二轮试验8万次时裂纹萌生外板车窗角点处的损伤为3.05e-5,寿命约为3.28万次，且位置与试验一致试验寿命是仿真寿命的2.4倍

10万次疲劳裂纹8万次裂纹萌生3.28万次裂纹萌生74仿真与试验对比工程简化方法疲劳分析结果去除应力歧义点的位置，最后危险位置有5个，分别对应上图中的hotspot的号为1，2，8，15，18。工程案例2车身钣金及焊点疲劳分析1车门关闭耐久疲劳分析3虚拟台架试验项目背景在A车的平台下，开发一款新车，已知A车的试验数据，目的是想利用A车的试验数据，能够在新车的详细设计初级阶段，对新车焊点和钣金进行疲劳寿命预测。A车的试验数据包括，K&C试验数据，耐久性道路试验轴头加速度试验数据，耐久性试验车身焊点及钣金损伤数据等。Virtural.labdurability,Virtural.labmotion,motion-TWR,TecWare等

。分析流程利用轴头的加速度试验数据，利用MOTION-TWR进行道路载荷的位移激励迭代。根据设计提供的硬点，以及弹性连接件刚度等信息，建立A车多体动力学模型前后悬架的K&C特性校核。疲劳试验工况的配重及前后轴荷的校核试验数据的检查及异常修正。迭代后的响应与试验对比OK（相关性达到80%）确定路面激励NOK（相关性小于80%）建立新车的多体动力学模型，校核K&C特性。利用路面激励，分解载荷得到车身连接点的力。车身准静态工况计算载荷及有限元计算结果导入到virtual.lab中进行疲劳寿命预测试验载荷检查载荷迭代

试验测试了3种路面：

Splash：石激路：载荷时间为15s

KURI：砾石路：载荷时间为20s

Gousei：扭曲路：载荷时间为40s

其中扭曲路属于低频路面，迭代时需要特殊处理：

迭代结果迭代结果迭代结果新车的多体动力学模型车身入力点的确定及载荷分解疲劳分析分析结果—钣金疲劳分析结果—焊点疲劳分析结果—焊点疲劳工程案例2车身钣金及焊点疲劳分析1车门关闭耐久疲劳分析3虚拟台架试验虚拟台架模型概述模型概述由试验台架和驾驶室悬置系统组成，其中车架和抗扭轴为柔性体；驾驶室通过前后四个悬置安装在车架上。其中两个后悬置采用空气弹簧；7通道试验台架：4个垂向，2个侧向，1个纵向。位移激励施加在车架上；检测7个方向的加速度信号：Z_FL,Z_FR,Z_RL,Z_RR,Y_FL,Y_RL,X_FL，作为迭代目标。虚拟台架模型概述衬套连接模拟前部左右悬置分别通过4个衬套与驾驶室和车架相连后部左右悬置分别通过3个衬套与驾驶室和车架相连通过试验获取衬套动刚度，然后根据解析公式得到衬套非线性刚度（F-S）和阻尼（F-V）曲线，并输入到模型中。FRRR空簧模型等效作用面积容积变化&内部气体压力高度阀实时通流特性空气弹簧容腔模型（带热交换）端部缓冲模块（限位止挡）摩擦减振器=+Imagine.LabAMESim与Virtual.LabMotion联合仿真概述 AMESim与Virtual.LabMotion集成方式：Co-Simulation方式AMESim和VLMotion求解器在分析过程中同时运行，分别求解各自的模型，在设定的通讯步长上通过接口进行信息交换Coupled方式：VLMotion作为Master求解器AMESim电液系统模型编译为dll文件，集成到VLMotion中，VLMotion作为主求解器，分析过程中由VLMotion进行积分求解项目采用此方法虚拟台架模型1D&3D联合仿真

——技术原理VLMotion与AMESim虚拟台架模型联合仿真空气弹簧力空气弹簧相对运动高频路谱迭代

——比利时路由于模型本身的复杂性和高度非线性，经过尝试，传统迭代策略（即TargetLevel由25%逐步逼近100%的方式进行迭代）不适用于本项目中虚拟台架模型。为了保证FL_X方向加速度能逐步收敛，采用保守的迭代策略以实现缓慢逼近目标。迭代参数设置如下：Targetlevel:100%，DriveGain:33%，Errorfeedbackgain:33%；本路谱一共进行了45次迭代。4个Z向和2个Y向收敛效果都很好，RMS值小于8.5%。X_FL通道次之，RMS值不大于23%。由于目标信号有90s，总体来说迭代结果很好。高频路谱迭代

——比利时路迭代结果（响应和目标曲线对比）Z_FLZ_RLZ_FRZ_RR高频路谱迭代

——比利时路迭代结果（响应和目标曲线对比）Y_FLY_RLX_FL高频路谱迭代

——比利时路迭代结果（响应和目标伪损伤对比）Z_FL分别对各个通道目标加速度曲线和第45次迭代后得到的加速度响应曲线进行成对计数，并得到伪损伤。对比各个通道目标加速度和响应加速度伪损伤，X_FL通道伪损伤相差不到15%，其余6个通道目标和响应曲线伪损伤差别均在2%之内。Z_RLZ_FRZ_RR高频路谱迭代

——比利时路迭代结果（响应和目标伪损伤对比）Y_FLY_RLX_FL伪损伤相差小于15%高频路谱迭代

——鹅卵石路由于模型本身的复杂性和高度非线性，经过尝试，传统迭代策略（即TargetLevel由25%逐步逼近100%的方式进行迭代）不适用于本项目中虚拟台架模型；采用保守的迭代策略以实现缓慢逼近目标。迭代参数设置如下：Targetlevel:100%，DriveGain:33%，Errorfeedbackgain:33%；本路谱一共进行了38次迭代。除了X_FL通道之外，其他6个通道RMS均小于7%。X_FL通道第38次迭代结束后RMS值不超过24%。总体来说迭代效果很好。高频路谱迭代

——鹅卵石路迭代结果（响应和目标曲线对比）Z_FLZ_RLZ_RRZ_FR高频路谱迭代

——鹅卵石路迭代结果（响应和目标曲线对比）Y_FLY_RLX_FL高频路谱迭代

——鹅卵石路迭代结果（响应和目标伪损伤对比）Z_FL分别对各个通道目标加速度曲线和第38次迭代后得到的加速度响应曲线进行程对计数，并得到伪损伤。对比各个通道目标加速度和响应加速度伪损伤，4个Z向和2个Y向通道目标和响应曲线伪损伤差别在8%之内，X_FL通道目标和响应伪损伤不超过16%。Z_RLZ_FRZ_RR高频路谱迭代

——鹅卵石路迭代结果（响应和目标伪损伤对比）Y_FLY_RLX_FL伪损伤相差不大于16%高频路谱迭代

——搓板路由于模型本身的复杂性和高度非线性，经过尝试，传统迭代策略（即TargetLevel由25%逐步逼近100%的方式进行迭代）不适用于本项目中虚拟台架模型；采用保守的迭代策略以实现缓慢逼近目标。迭代参数设置如下：Targetlevel:100%，DriveGain:33%，Errorfeedbackgain:33%；本路谱一共进行了35次迭代。除了X_FL通道之外，其他6个通道RMS均小于8%。X_FL通道第35次迭代结束后RM