，机械研究与应用·2016年第2期（第29卷，总第142期） doi;10. 16576/j. cnki. 10074414. 2016. 02. 034
基于外推法的后副车架焊缝疲劳耐久分析
宋东，王俊，盛守增，白雪娟，王青
应用与试验
（1.长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心，河北保定071000；2.蒸山大学，河北泰宣岛066004）
摘要：基于婵缝结构热点应力外推法对后副车架婵缝进行疲劳分析。建立某后副车架有眼元模型，根据后副车架总体模型强度分析结果识别关键焊缝位置，再利用ABAQUS子模型技术及国际焊接学会（IIW）外推方法计算焊缝结构热点应力，最后使用MATLAB语言根据《Eurocode3：partl-9Fatigue》编写焊缝疲劳计算程序进行损伤计算。计算
结果表明：通过外推法计算的焊缝损伤值满足疲劳耐久设计要求。关键调：后副车架；焊缝；外推法；结构应力；疲劳分析；S-N法
中图分类号：U463.32
文献标志码：A
文章编号：1007-4414(2016)02-010103
Weld Fatigue Analysis of Rear Sub-frame Based on Extrapolation Method SONGDong,WANGJun',SHENG Shou-zeng,BAI Xue-juan',WANGQing( I. R&D Center of Great Wall Motor Gompany, The Automobile Engineering Technology & Research Center of Hebei Province, Baoding Hebei 071000, Chind; 2. Yanshan Unirersity, Qinhuangdao Hebei 066004, China)
Abstract: Based on extrapolation method of structure hotspot stress, the weld fatigue damage of a rear subframe is ana-lyzed. FEA model of rear subframe is established, and critical weld position is ascertained according to strength analysis re-sult of the whole rear subframe. Weld structural hot spot stress is extrapolated by using submodel skill of ABAQUS and ex-trapolation method of international institute of welding (IlW). Finally, weld fatigue calculation programs referred to Eurocode 3 : partl 9 Fatigue' is compiled to compute weld damage. The results show that the weld fatigue damage has reached the fa-tigue life needs.
Key words : rear subframe; weld; extrapolation method; structure stress; fatigue analysis; SN method
引言 0
在汽车工业中，焊接在汽车底盘结构件上的应用。目前就焊缝普遍疲劳评估标准而言，如北美铁路协会1（AAR标准）、英国钢结构疲劳设计与评估标准2（BS标准）等，主要是取靠近焊缝一定距离处的名义应力来计算其疲劳寿命。针对名义应力法远离应力集中的局限性，国际焊接学会标准[3}（IIW标准)推荐通过2个或3个名义应力参考点向焊趾处结构热点外推，该方法考虑了结构不连续导致的应力集中效应，能够较准确的对热点应力进行计算。基于此本文采用外推法并结合《Eurocode3：partl-9Fa tigue》[4]对后副车架关键焊缝进行疲劳分析。
1热点应力理论 1.1热点应力概念
热点应力是指最大结构应力或结构中危险截面上危险点的应力。结构应力指根据外载荷用线弹性力学公式计算求得的结构中的工作应力，不包括焊缝形状、裂纹、缺口等弓起的强烈局部应力集中，只依颗于构件接头处的宏观尺寸或载荷参量。结构应力在焊趾表面部位达到最大值，焊接结构中常取焊趾为热
*收稿日期：2016-03-03
点，因其是最容易发生疲劳破坏的部位[5]。 1.2热点类型及建模原则
在焊接板或壳结构中，一般有三种热点类型，如图1所示。a型焊趾位于附板的根部，母板的表面：b 型焊趾位于附板的端面边缘处；c型焊趾沿着附板及母板的焊缝方向。对于采用SHELL单元建立的有限元模型，建议使用带中节点的8节点SHELL单元进行离散，无需建立焊缝模型：对于采用SOLID单元建立的有限元模型，建议使用带中节点的20节点SOL ID单元进行模型离散，并使用缩减积分准则。
图1热点类型
1.3热点应力外推方法
应用表面应力外推法确定热点应力时，精确计
作者简介：宋东(1979-），男，河北保定人，工程师，研究方向：整车疫劳耐久分析，
·101