白车身试验场载荷疲劳分析规范

Q/SZJ191001-2017白车身试验场载荷疲劳分析规范Specificationofanalysisforbody-in-whiteprovinggroundfatigue20XX20XX-XX-XX实施20XX-XX-XX发布XXXX汽车工程技术有限公司发布Q/SZXX-X-2017白车身试验场载荷疲劳分析规范范围本标准规定了术语和定义、白车身试验场载荷疲劳分析方法及结果处理方法。本标准适用于CAE部门白车身试验场载荷疲劳分析。规范性引用文件无。术语和定义本规范涉及到的术语及其定义如下：白车身（BIP）带玻璃的白车身，在本规范中，部分还包括副车架，CCB等对车身起一定加强作用的零件或总成。摘要Abstract本流程根据应变-寿命理论描述了白车身钣金和焊点疲劳分析的裂纹萌生疲劳分析方法。Thisproceduredescribescrackinitiationfatigueanalysisaccordingtothestrain-lifeconceptforBIWpanelsandspotweldfatigueanalysis.以下给出了流程图并阐述部件疲劳分析的典型方法。Theprocessflowdiagramisgivenbelowandrepresentsatypicalwaytoanalyseacomponentconcerningtofatiguelife.流程图ProcessFlowDiagram准备准备强度分析输入Gatherinputforstrengthanalysis目标达成？TargetReached?准备模型Preparatoryworkonmodel准备材料Preparatoryworkonmaterial准备载荷PreparatoryworkonloadingDocumentandreport运行疲劳分析RunfatigueanalysisObtainfiniteelementinputfile.Inquireaboutmaterialandloadinghistories.获取有限元输入文件，查询材料和载荷历程曲线。

Editinputfileforfatigueanalysis.Ifnecessary,refinemesh.Carryoutalinearelasticstressfiniteelementanalysis.编辑疲劳分析输入文件，如有必要优化网格。开展线弹性有限元静力学分析。Lookforappropriatecyclicmaterialinformationandentermaterialpropertiesintomaterialdatabase.查找恰当的循环材料信息并将材料属性输入到材料数据库中。

Checktheloadinghistoriesintermsofsamplingrate,noise,spikesetc.Importhistoriesintoloadingdatabase.检查载荷历程的采样频率，噪声，尖峰值。将载荷历程导入到载荷数据库中。Importmodelwithfiniteelementresultsofunitloadcasescalculation.Associatethefiniteelementloadswiththeirtimevariations.导入单位载荷有限元结果模型。将载荷历程与有限元计算结果相关联。Selectstrain-lifefatigueanalysis.UseMorrowmeanstresscorrection.SelectNeuberplasticitycorrection.Activateabiaxialitycheck.Performfatigueanalysisonelementsusingaveragingformaximumabsoluteprincipals。选择应变-寿命疲劳分析，使用Morrow平均应力修正。选择Neuber塑性修正，激活二轴率检查。使用单元平均绝对值最大主应力开展疲劳分析。

Checkdamagemodelatthecriticalareas.Modifymodel,ifnecessary.检查模型危险区域的损伤值。如有必要，修改模型。

Reportonanalysis.Documentwithdamagecontourplot.编写报告，记录损伤云图。

NOYES图1流程图Fig1ProcessFlowDiagram工具描述ToolDescription仿真分析过程中需要用到的如下软件:Thefollowingsoftwarefacilitatestheanalyticalsimulationprocess:前处理(Preprocessors):Hypermesh求解器(AnalysisCode):Nastran,nCode后处理(Postprocessors):Hyperview建模和分析过程Modeling/AnalysisProcedure建立有限元模型，在前悬减振器塔和后悬弹簧座处施加单位载荷，进行线弹性静力学分析，得到单位载荷下部件的应力分布结果。将有限元分析结果导入疲劳软件，将其与载荷历程曲线相关联，基于线性叠加理论，开展疲劳分析。Preparefiniteelementmodel,applyunitloadatfrontsuspensionstruttowersandrearsuspensionspringseats.Thenperformstaticlinearelasticfiniteelementsimulationandgetcomponentstressdistribution.Importfiniteelementsimulationresultintofatiguesoftware,associateunitloadresultwithloadshistory.Basingonlinearsuperpositiontheory,thefatiguesimulationiscarriedout.检查模型质量，应该和整车簧上质量尽可能保持一致。（不包含动力总成的质量）Checkthemodelmassandmakeitequalstothevehiclesprungmassaspossible.(PTmassisnotcontained)单位Units分析中所用单位制如下所示:Theunitsusedintheanalysisareasfollows:力(Force) 牛顿(N)质量(Mass) 吨(Ton)长度(Length) 毫米(mm)时间(Time) 秒(Second)内容Contents分析模型应包含以下部件：白车身，CCB，保险杠，副车架。Themodelshouldcontaincomponentsasbelow:Body-in-white,CCB,subframes.坐标系CoordinateSystems除特殊说明，本规范一般使用整车坐标系。（X轴向后，Y轴向右，Z轴向上）Generally,theglobalvehiclesystemisused.Mathdataforthebody-in-whiteisdesignedinthevehiclecoordinatesystem(ie.X-axisrearward,Y-axisrightandZ-axisupward)建模技巧ModelingTechniques白车身的CAD信息应包含以下内容：各部件的钣金件及焊点；各部件的钣金材料属性，粘胶和玻璃的材料属性；各部件的质量及质心位置。CADinformationofthebody-in-whitestructure:Sheetmetalpartsandtheirweldingpoints;Materialpropertiesofsheetmetalcomponents,glueandglass;Massesandtheircenterofgravitypositions;根据车身和其他部件的结构设计，应用不同的单元类型建立有限元模型。如部件是钣金件，用壳单元模拟；如是铸造，则使用实体单元。Thetypeofelementusedtomodelthebody-in-whiteoranyotherstructuredependsonitsdesign.Ifthecomponentisstampedfromsheetmetal,itshouldbemodeledusingshellelements.Ifitisforgedorcast,thensolidelementsshouldbeused.部件的质量，在其质心位置通过RBE2单元连接到白车身。Massesareconnectedtothebody-in-white(oranystructure)throughRBE2elementsattheircenterofgravitypositions,astested.假设和限制Assumptions/Limitations假设Assumptions就应力计算而言：Asfarasstresscalculationsareconcerned:习惯性使用线弹性理论（NASTRANSOL101求解器）；Customaryassumptionsofthelineartheoryofelasticityareused(NASTRANSol101);材料的性能是在室温下测定的。Materialperformanceistestedatroomtemperature限制Limitations由于考察整个车身（非对称结构）的应力，需要建立整车模型。Asasymmetricstructuresareconsidered,awholemodelisnecessaryinordertoassessstressesthroughoutthestructure.可用于所有的乘用车。只对钣金件进行疲劳分析，不考虑弹性体和热疲劳。Forallpassengercars.Fatigueanalysisofmetalpartsonly–noelastomers,nothermalfatigue.载荷和边界条件Loads/BoundaryConditions边界条件BoundaryConditions边界条件与整车试验场测试相同。有限元模型包含除动力总成外所有的部件质量，以及正确的前后轴载荷。使用Nastran惯性释放法开展单位载荷工况计算。在减振器塔，前后控制臂连接点，后减振器连接点，弹簧座，后轴连接点以及动力总车悬置安装点处施加载荷。Theboundaryconditionsareusedequivalenttotheprovinggroundtest.TheFE-Modellincludesallmassesexceptpowertrainandthecorrectfrontandrearaxleload.TocalculatetheFEunitloadcasestheNastranInertiaReliefmethodisused.Theforcesareappliedonthestruttower,thefrontandrearcontrolarmattachment,thereardamperattachment,thespringseat,therearaxleattachmentandtheenginemounts.图2白车身加载示意图Figure2LoadsonBIW载荷LoadsFst：减振器塔作用力，前悬架支柱方向一维作用力。Fst:Forceonstruttower,1-diminsusp.strutdirectionFfbj和Frbj：前后悬架控制臂安装点作用力，全局坐标系3维作用力。FfbjandFrbj:Forceonfrontandrearcontrolarmattachment3-diminglobalcoordinates.Frd：后减振器作用力，后减振器方向一维作用力。Frd:Forceonreardamper1-diminreardumperdirection.Frs：后弹簧和缓冲块作用力，弹簧方向一维作用力。Frs:Forceonrearspringandbumper1-diminspringdirection.Fabr：后稳定杆衬套作用力，全局坐标系三维作用力。Fabr:ForcesonrearA-bushing3-diminglobalcoordinates.Feml、Femr、Ftmf、以及Ftmr