汽車一體化疲勞耐久性工程的案例
工程中的一體化疲勞耐久管理
工程中的一體化疲勞耐久管理
Ian M.Austen 林曉斌 譯
摘要 建立了一體化耐久管理概念，定義了什么是耐久，簡單說明了為什么在工程中需要一體化的耐久管理，如何進行管理才能有效地解決工程中的疲勞耐久問題。簡單介紹了疲勞技術發展史上的一些重大事件以及一些當前常用的疲勞技術，闡述了疲勞分析和疲勞試驗之間的關系，疲勞的統計性質，描述了一體化耐久管理過程中所涉及的主要工程任務。最后給出了幾個在分析和試驗領域里如何使用一體化耐久管理方法的例子。
關鍵詞 一體化耐久管理 抗疲勞設計 計算機輔助工程
中國圖書資料分類法分類號 TH17 TP202
1 定義
什么是一體化耐久管理?它的概念可以分兩步建立：首先建立一個“耐久性”工作定義，然后揭示為了成功地解決工程結構的完整性，以及相關的經濟及戰略問題，為什么它的管理必須一體化。
對于一個產品、零件或結構，一個非常簡單但完全準確的耐久性定義是“在預期長的時間里完成它應該做的事的能力”。對于一個新車設計，人們可能指定，不多不多正好241 350 km的耐久要求。可是，以抗疲勞損傷能力為主導的耐久并不是一個絕對定值。同一新車型的車由于司機不同，行駛的路況不同，將可能有不同的耐久失效里程，即耐久失效有一個范圍，這就需要進一步定義可靠性和堅固性。
可靠性是“在預期長的時間里有一半的機會完成它應該做的事”。一半的機會指的是50%的存活率或平均失效壽命，但產品制造商當然希望產品有高得多的存活率。
堅固性是“經得住它應該經得住的事，似乎什么也沒有發生的一種能力”。轎車的車主或司機期待車的性能在碰到路面凹坑或撞到路邊的鑲邊石后沒有顯著的改變。另外，他們會不合理地期待車的最后1 km性能與第1 km的性能同樣好。
損傷累積到一定程度，失效將會發生。
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『原創』nCode國際有限公司疲勞耐久性工程高級培訓班
林曉斌
博士長期從事金屬疲勞研究及工程技術服務，在汽車飛機疲勞耐久性工程，數值模擬疲勞裂紋擴展，多軸疲勞，高溫熱機疲勞，壓力容器安全性等領域具有極高的造詣。發表過50多篇學術論文，包括1998年為《中國機械工程》雜志撰寫的“現代疲勞設計工程應用”專輯。近20篇發表在國際著名疲勞斷裂英文期刊上的論文被各國同行廣泛引用。
自從1996年加入nCode公司以來，
林曉斌
博士在許多世界級汽車公司講授過疲勞耐久性工程方面的課程，這些公司包括：瑞典沃爾沃，斯堪尼亞汽車公司；日本豐田，本田，日產汽車公司；法國雷諾汽車公司；德爾福盧森堡研發中心； 博世德國技術中心；英國福特，捷豹技術中心；臺灣車輛研究測試中心，上海泛亞汽車技術中心。2000年受中國外國專家局資助在一汽集團講授過汽車抗疲勞設計課程。2001年應邀參加中國科協組織的中國青年科學家虛擬工程與科學論壇。2005年和中國汽車工程學會測試分會共同組織了現代汽車疲勞耐久性技術講座。
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展開 跨越行業邊界：機械、汽車、電子產品的疲勞耐久測試差異與定制化方案解析
定制化方案需要強大的軟件平臺，不僅能實時監控測試狀態，還能進行深度數據分析，如疲勞損傷計算、失效預測、生成可視化報告，為設計改進提供直接依據。
疲勞耐久測試是連接產品設計與卓越品質的橋梁。認清行業差異，采用針對性的定制化方案，方能高效、精準地提升產品可靠性，在激烈的市場競爭中立于不敗之地。從機械重載結構到汽車智能部件，從消費電子到新能源核心器件，北京沃華慧通測控技術有限公司以 “精準模擬、數據驅動、定制適配” 的技術理念，為各行業提供從測試設備到解決方案的全鏈條支撐，成為企業提升產品可靠性的核心合作伙伴。
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利用OptiStruct進行汽車懸架系統輕量化設計并提高其耐久性
行業 :汽車
挑戰 :如何減輕汽車后扭懸架梁系統的重量，同時提高其耐久性。
Altair 解決方案 :制定一套HyperWorks系列中的自定義工具,消除最初的“反復試錯”的設計循環。
優點 :縮短生產周期，同時生成具有競爭力的、低成本、低重量的后扭懸架梁。
項目介紹
后扭轉梁（RTB）懸架系統通常用于 A、B 和越來越多的 C 級車，其優點在于制造成本低，包裝要求小，與汽車操控性能有良好的兼容性。除了需要滿足一定的剛度和耐久性要求，當其彈性運動學特性也被納入考慮范圍時，RTB 的設計就變得困難。目前，采用實驗設計（DOE）和優化方法來探索可用的設計空間，同時減輕 RTB 的重量并降低設計成本是可行的方案。
Gestamp 公司是全球性的底盤零部件供應商，其客戶包括福特、大眾、寶馬和本田。它在英國、西班牙和德國設有技術中心，不斷擴大的全球業務促使其需要不斷地開發低成本，高容量的底盤產品。基于對零部件的質量和成本（與質量密切相關）的考慮， Gestamp 公司與其客戶從 2005 年開始引入 Altair 公司的優化驅動設計理念。通過形狀優化，形成了成本相對較低的 “U”形設計，既滿足 RTB 設計的剛性目標，又降低了反相滾動負載情況下關鍵焊縫的應力，從而提高了耐久性。
如今，這個耐久性要求已被確定為這種類型 RTB 設計的主要指標之一。
挑戰
一個“U”形的 RTB 設計通常需要考慮幾個相互關聯的目標。限定主要結構部件形狀的兩個關鍵目標是側傾剛度和側傾轉向。二者都受到扭轉元件（RTB 的橫向構件）形狀、位置、截面參數的影響。
“我們發現OptiStruct和HyperStudy提供的優化能力對于我們的RTB設計來說簡直是一 種財富。
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