基于沖裁毛刺影響的疲勞壽命分析研究.pdf

1、汽車鈑金結構的疲勞性能是鈑金結構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，沖裁毛刺會使結構發(fā)生應力集中，降低疲勞壽命。為了能夠更進一步的準確預測鈑金結構疲勞壽命，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構疲勞壽命的影響，提高疲勞壽命的計算準確性。
　　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構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，推導出數(shù)值模擬的毛刺單元本構方程。根據(jù)有限元基本原理與毛刺單元的本構方程推導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力與應變。
　　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構的疲勞壽命計算方法。毛刺對鈑金結構產生應力集中，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構應力的影響。在結構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構應力集中的程度，計算單元應力與應力集中系數(shù)，同時輸入結構的應力-壽命曲線或應變-壽命曲線與結構所經(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，考慮毛刺對結構應力影響，對零件的結構進行優(yōu)化并驗證。同時對添加毛刺單元后結構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疲勞壽命有非常大的影響，毛刺、結構特征等因素造成止動機構的壽命不足。因此，以滑移門止動機構為例，考慮毛刺影響的條件下，對止動機構的結構進行優(yōu)化，運用響應面法建立結構應力與止動力關于結構變量的響應面模型，運用遺傳算法對優(yōu)化