基于沖裁毛刺影響的疲勞壽命分析研究.pdf

1、汽車鈑金結(jié)構(gòu)的疲勞性能是鈑金結(jié)構(gòu)的一個非常重要的性能。鈑金厚度只有0.6mm～3mm，鈑金零件一般都會經(jīng)過沖裁，拉延，切邊等工序而成。鈑金零件厚度薄，形貌特征多容易發(fā)生應(yīng)力集中，造成疲勞開裂。疲勞開裂的部位一般都發(fā)生在鈑金的邊緣或孔的邊緣，而這些邊緣部位都存在沖裁毛刺，沖裁毛刺會使結(jié)構(gòu)發(fā)生應(yīng)力集中，降低疲勞壽命。為了能夠更進一步的準(zhǔn)確預(yù)測鈑金結(jié)構(gòu)疲勞壽命，研究出毛刺對鈑金零件疲勞性能的影響，對毛刺進行了數(shù)值模擬，提出了考慮毛刺對疲勞性能

2、影響的疲勞壽命計算方法，能夠定量的分析出毛刺對鈑金結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響，提高疲勞壽命的計算準(zhǔn)確性。
　　首先，研究了沖裁毛刺數(shù)值模擬的基本原理。文章闡述了毛刺的形成機理以及毛刺對結(jié)構(gòu)強度與疲勞壽命的影響。運用線彈性單元對毛刺進行數(shù)值模擬，推導(dǎo)出數(shù)值模擬的毛刺單元本構(gòu)方程。根據(jù)有限元基本原理與毛刺單元的本構(gòu)方程推導(dǎo)出了毛刺單元有限元模擬的基本原理并計算了毛刺單元的應(yīng)力與應(yīng)變。
　　其次，根據(jù)毛刺數(shù)值模擬的基本原理以及疲勞壽命預(yù)測

3、的基本理論，提出了在有限元模型中添加毛刺單元后結(jié)構(gòu)的疲勞壽命計算方法。毛刺對鈑金結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力集中，為了計算出毛刺對疲勞壽命的影響，首先在有限元中計算出毛刺對鈑金結(jié)構(gòu)應(yīng)力的影響。在結(jié)構(gòu)的有限元模型中添加毛刺單元，運用線彈性單元模擬毛刺對結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中的程度，計算單元應(yīng)力與應(yīng)力集中系數(shù)，同時輸入結(jié)構(gòu)的應(yīng)力-壽命曲線或應(yīng)變-壽命曲線與結(jié)構(gòu)所經(jīng)歷的載荷歷程，根據(jù)線性損傷積累理論計算出零件的疲勞壽命。為了驗證計算壽命的準(zhǔn)確程度，針對有毛刺零件與去毛

4、刺零件進行疲勞壽命試驗，驗證了基于毛刺影響的疲勞壽命計算方法的精確度。
　　最后，考慮毛刺對結(jié)構(gòu)應(yīng)力影響，對零件的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化并驗證。同時對添加毛刺單元后結(jié)構(gòu)的疲勞壽命計算方法進行驗證。試驗發(fā)現(xiàn)毛刺對滑移門止動機構(gòu)疲勞壽命有非常大的影響，毛刺、結(jié)構(gòu)特征等因素造成止動機構(gòu)的壽命不足。因此，以滑移門止動機構(gòu)為例，考慮毛刺影響的條件下，對止動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，運用響應(yīng)面法建立結(jié)構(gòu)應(yīng)力與止動力關(guān)于結(jié)構(gòu)變量的響應(yīng)面模型，運用遺傳算法對優(yōu)化