Analýza únavy součástí je také rozdělena do dvou kroků: strukturální analýza a analýza únavy.
Nejprve je provedena strukturální analýza pouzder zavěšení automobilů pomocí Abaqus/Explicit. Na základě numerického modelu pouzdra jsou přiřazeny materiálové vlastnosti, provedena síť a zatížení jsou aplikována pro výpočet a analýzu střídavé deformace podél vertikální osy v rámci jednoho sinusového cyklu.
Jak aplikovat zatížení na pryžová pouzdra? Nastavte podle vzoru pohybu pryžového pouzdra.
Jaké jsou vzory pohybu závěsných pouzder?
Následující obrázek ukazuje model konečných prvků konkrétního závěsného pouzdra při radiálním zatížení a obrysový graf výsledků výpočtu.
Křivka tuhosti pouzdra (křivka síla-posunutí) je porovnána s experimentálními výsledky, což dále prokazuje platnost zavedeného MKP modelu. Jak je patrné z obrázku: analýza pomocí hyperelastických parametrů identifikovaných ze zkušebních vzorků materiálu prokazuje dobrou konzistenci mezi experimentálními a analytickými výsledky na diagramu zatížení-posunutí.
Dále jsou výsledky výše uvedené statické analýzy přeneseny do modulu analýzy únavy softwaru (v tomto případě pomocí softwaru FEMFAT od Magna ECS) a porovnány s výsledky zkoušek odolnosti. Zkouška a analýza prokázaly vynikající konzistenci jak v únavové životnosti, tak v místě trhlin.
Ve výsledcích zkoušek se trhliny šířily v obvodovém směru a iniciovaly z oblasti materiálu současně vystavené axiálnímu tahovému a tlakovému zatížení.
Haighův diagram výsledků simulace únavy pro pouzdro závěsu odhaluje lom při poměrech tlakového napětí. Přestože tahová a tlaková zatížení jsou na pryžový materiál aplikována rovnoměrně, analýza ukazuje, že selhání nakonec začíná při stlačení.
Ověřením a dalším potvrzením byla zavedena metodika analýzy únavy pryžových komponentů založená na křivkách S-N a Haighových diagramech.
[Zavedení efektivního procesu navrhování produktu vozidla pomocí technologie analýzy únavy] Použitím navržené techniky analýzy únavy pro pryžové součásti izolující vibrace byla provedena parametrická studie na součástech vyrobených ze stejného materiálu, aby se prozkoumal vztah mezi geometrickými změnami (objem pryže) a životností. Geometrie součásti byla odvozena z původního návrhu součásti s modelovanými variacemi včetně:
● 15% a 30% zvětšení vnějšího průměru;
● 15% a 30% nárůst vnitřního i vnějšího průměru;
● 15% a 30% axiální prodloužení součásti.
Způsoby zatížení: radiální a torzní zatížení
Bylo zkonstruováno šest různých geometrických konfigurací a dva různé režimy zatížení. Výsledky simulace jsou shrnuty takto:
(1) Radiální silové zatížení: šest upravených tvarů plus původní tvar.
(2) Zatížení torzním přemístěním: šest upravených tvarů plus původní tvar.
Odchylky trendů od dvou výše uvedených obrázků jsou shrnuty v tabulce 1: "Výkon-Geometrická korelační tabulka".
Závěry výzkumu: Když se zvětší pouze vnější průměr, sníží se odolnost vůči radiálnímu zatížení, zlepší se torzní odolnost a změkne výkon pružiny. Když se zvětší vnitřní i vnější průměr, zlepší se odolnost při radiálním i torzním zatížení, zatímco výkon pružiny změkne. Když se axiální délka zvětší, zlepší se odolnost při radiálním i torzním zatížení a výkon pružiny ztuhne.
Tato zjištění jsou shrnuta v následující „matici výkonu“:
Předběžným výpočtem trvanlivosti a charakteristik pružin různých konstrukčních variant prostřednictvím automatizovaných programů lze dále zlepšit přesnost katalogu výkonnosti prostřednictvím průběžných aktualizací dat.
U pryžových izolátorů vibrací mohou být požadavky na výkon zaměřeny na dosažení optimální rovnováhy mezi trvanlivostí radiálního zatížení a torzní trvanlivostí, nebo může být zvláště důležitá torzní trvanlivost. Pokud jde o charakteristiky pružin, zatímco měkčí tuhost pružiny je často žádoucí pro hluk, vibrace a jízdní komfort, pro zajištění přesnosti ovládání a stability vozidla jsou někdy nutné relativně tužší pružiny. Vzhledem k tomu, že data návrhu komponent s definovanými atributy výkonu jsou vybírána podle cílů výkonu celého vozidla – a tyto atributy jsou vnitřně propojeny s rozměrovými parametry – lze rozměry komponent zpětně analyzovat počínaje požadovanými metrikami výkonu. Tento přístup umožňuje stanovit výkonnostní cíle během počáteční koncepční fáze vývoje vozidla, a to i při absenci podrobných výkresů, a umožňuje odvodit přibližné rozvržení pryžových součástí na základě očekávaného výkonu. Využitím tohoto výkonnostního katalogu lze rozměry komponent určit od samého počátku podle výkonových specifikací – eliminovat potřebu opakovaných FEM analýz, vyhnout se iteracím návrhu a přepracování během detailních vývojových fází a usnadnit rychlou implementaci vysoce přesného plánování.
VDI nabízí vysoce kvalitní a spolehlivé produkty. Srdečně vítáme váš nákup pouzdra VDI Suspension 7L0499035A.
