汽车零部件的疲劳耐久
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来源: 原创
发布日期:2020-12-25
汽车在行驶时不断受到由于里面不平而引起的路面冲击载荷,同时还受到转向侧向力,驱动力和制动力等的作用。这些力通常随时间而变化。另外,汽车发动机本身也是振动源。因此,汽车在行驶过程中处于相当复杂的振动环境中,其零部件会受到随时间变化的应力和应变的影响。经过一定的工作时间后,一些零件又变回疲劳损伤、出血裂纹或断裂。据统计,90%以上的汽车零部件损坏是疲劳损坏。从汽车诞生之日起,疲劳和耐久性就是整车的重要性能。
对于汽车零部件的疲劳和耐用性测试可分为公共道路测试、验证性现场测试和实验室测试三类。其中实验室试验的速度最快重复性最好,所以在新产品开发中占有越来越重要的地位。为在实验室中更可靠地评价汽车零部件的疲劳强度应该尽可能逼真地模拟其工作载荷和环境条件。
当涉及疲劳和耐久性时,我们经常把可靠性、耐久性、疲劳和寿命混为一谈。这些概念相互联系又有区别。
简而言之,耐用性可以定义为“持久能力”,即产品在购买时保持其状态的时间;汽车耐久性被定义为“汽车保持其质量和功能的使用时间”。在规定使用条件下和规定时间周期内,用户不必对耐久产品进行修理或者更换。一般来说,在产品投放市场之前,要求其产品达到相应的耐久性指标。
对于车企来说,需要满足的最低耐用标准,一般可以定义为XX年的寿命和XX万公里。为了达到整车的耐久性指标,整车、系统、子系统和零部件必须满足各自的要求;汽车耐久性指数从上到下到子系统/零件级的分解;对于车身和底盘,一般要求是在车辆耐久性试验完成之前不应出现故障。
疲劳指的是在试样或部件材料底部的交变应力和应变的作用下裂纹的开始和扩展,而知道一小块脱落或断裂的过程称为疲劳。由于疲劳破坏而使构件失去正常工作性能的现象称为疲劳失效。通常,与疲劳相比,汽车的耐久性更广泛,有时两者在概念上没有严格区别。下图是半轴和离合器疲劳失效的照片。
工作人员可靠性的定义是,在规定条件和规定时间内产品可能完成规定功能(可靠/生存),因此可靠性是产品在规定条件、规定时间内完成规定动能的概率,定义产品的可靠性主要有以下三个因素
规定条件,比如载荷、温度、压力、振动/冲击等
规定时间,如时间、里程、循环次数等寿命说明。
规定功能,如裂纹产生、裂纹扩展长度、功能衰退/丧失等。
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