在汽車底盤橡膠襯套的耐久性開發中，工程師長期面臨一個核心矛盾：

臺架試驗或仿真分析中使用的簡化載荷塊（Block Cycle），能否真正復現車輛在復雜路況下承受的真實多軸載荷？

傳統的簡化方法依賴經驗判斷，不僅可能遺漏關鍵損傷載荷段，更無法精確復現真實的失效模式，尤其是考慮到橡膠材料的非線性力學性能和非線性損傷累積特性，采用基于傳統經驗方法得到的簡化路譜載荷預測橡膠襯套的疲勞壽命，可能和實測結果有巨大差異。隨著計算能力的提升，直接采用全時程、多通道的真實路譜數據進行仿真，已成為可能且必要的前沿方向。

SLA 型襯套在 FY 載荷最大（頂部）與最小（底部）工況下的最大主應變（NE – P1）云圖。直接仿真結果（左）與通過 Endurica EIE 插值所得結果（右）高度吻合。

基于全細節路譜的汽車底盤橡膠部件耐久性仿真工作流，其可行性與巨大價值已獲得工業級驗證。Endurica 與通用汽車（GM）、Tenneco 的工程師在SAE International Journal上聯合發表的成果，系統展示了這一先進方法的可靠性。

乘坐舒適型襯套在 FY 載荷最大（頂部）與最小（底部）工況下的最大主應變（NE – P1）云圖。直接仿真結果（左）與通過 Endurica EIE 插值所得結果（右）高度吻合。

研究核心：

當路譜數據不再“被簡化”

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PART

本研究聚焦于兩款填充天然橡膠副車架襯套。研究人員沒有將其承受的載荷簡化為幾個代表性的循環，而是直接采用了在11種不同典型駕駛工況下（如不同路面、操控動作），通過六分力傳感器在原型車上實測得到的多通道（X, Y, Z方向力與力矩）全時程路譜數據。

耐久性試驗工況信息統計表

這些數據量極大，單個歷史文件往往包含數百萬甚至上千萬個時間步。過去，處理如此龐大的數據并完成精確的疲勞壽命計算是難以想象的。

Endurica EIE：

連接真實載荷與有限元模型的橋梁

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PART

研究團隊運用了Endurica EIE（非線性載荷映射工具）構建了一套高效、精確的載荷譜特征提取與簡化計算工作流：

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構建載荷-響應映射關系

• 首先，Endurica EIE針對原始載荷譜特征，構建用于有限元仿真的必要特征載荷路徑，這一過程將原本由成千上萬個時序載荷點組成的載荷譜，簡化為少量用于有限元仿真的特征載荷路徑，然后借助有限元分析，計算出襯套在整個多維載荷空間中所有特征載荷路徑上的點對應的應力-應變響應。

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全時程數據插值

• 隨后，Endurica EIE 扮演了“實時翻譯器”的角色。它將實測的、連續變化的六通道路譜數據，實時映射并插值為有限元模型每一個單元積分點上的全時程應力-應變響應。

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精準損傷計算

• 基于這些高保真的應力-應變響應歷程，再通過Endurica CL疲勞求解器和Endurica DT損傷累積求解器，按發生順序計算所有11種駕駛事件造成的累積損傷，并預測出襯套的疲勞壽命分布。在論文的結果章節中，通過比較插值得到的應變歷程與壽命分布云圖，與未經插值的直接計算結果進行對比，驗證了整套技術方法的有效性。

六維特征載荷路徑的網格點（紅色）與六通道路譜載荷數據（藍色）疊加顯示在15個獨立的二維子空間投影上。該特征載荷路徑能夠對復雜、多維的載荷包絡進行精確表征、離散化，并用于高度非線性響應的插值。

技術突破

與工程價值

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這項研究的意義不僅在于技術路線的驗證，更在于其帶來的工程范式轉變：

保真度躍升

• 避免了人為簡化載荷譜帶來的原始載荷信息丟失和計算失真風險，使仿真預測的失效位置、模式和壽命與真實情況高度一致。

研發效率變革

• 研究表明，即使處理如此海量的數據，完整的分析流程耗時也完全適用于產品開發的早期階段。這意味著，工程師可以在設計初期，就基于真實載荷進行“虛擬臺架試驗”，大幅減少后期實物測試的迭代成本與風險。

數據驅動設計

• 為真正實現基于數字孿生（Digital Twin）和真實用戶使用場景的耐久性設計奠定了堅實的技術基礎。

這項研究清晰地表明，直接運用全細節路譜進行橡膠部件耐久性設計，已從愿景走向成熟的工程實踐。

對于致力于提升產品耐久性、縮短開發周期的OEM與零部件供應商而言，這套由 Endurica EIE和Endurica CL提供核心支撐的工作流，代表了一種更精確、更高效的未來方向。

如果您希望深入了解這項研究的完整細節、技術參數與具體實施方法，我們為您準備了上述SAE論文原文。

作為Endurica在中國的戰略合作伙伴，易瑞博科技始終致力于將全球最前沿的橡膠耐久性分析技術引入國內，助力中國橡膠和輪胎企業、OEM客戶提升自主研發能力。

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