1、工程上,受到模態(tài)頻率相近的動態(tài)載荷的作用,結構表面產生的應力水平雖然低于靜態(tài)疲勞極限值,但是仍可能由于疲勞損傷的累積而產生疲勞破壞,而且結構的實際疲勞壽命遠低于依據傳統(tǒng)普通疲勞計算而得的預測結果。至今為止,這仍是傳統(tǒng)的疲勞壽命分析理論無法清楚闡述的難題之一。
　　本文介紹了振動疲勞與傳統(tǒng)普通疲勞之間的基本概念,提出了振動疲勞與傳統(tǒng)的普通疲勞的主要區(qū)別在于激勵頻率是否涵蓋了結構的工作模態(tài)頻率。通過對某后扭力梁結構在服役狀態(tài)下容易出現(xiàn)

2、疲勞破壞的分析,提出了一種解決汽車底盤結構振動疲勞的辦法,即運用多體動力學、有限元法和應變工作模態(tài)試驗與分析相結合的手段,從載荷識別、工作模態(tài)分析、動應力數值估算與試驗驗證、激勵頻率對結構動應力影響分析等方面進行研究。在此基礎上,闡述振動疲勞分析的若干關鍵技術,本文完成的主要工作如下:
　　1、創(chuàng)建了后扭力梁結構的有限元模型,分析獲得了結構固有模態(tài)頻率,并應用模態(tài)試驗驗證了結構有限元模型的準確性。根據后扭力梁結構實際工作狀態(tài)下的裝

3、配關系,確定了后扭力梁結構的3種可能的邊界條件,并運用隨機子空間法識別得到了不同邊界條件下后扭力梁的工作模態(tài)參數,研究表明結構在服役狀態(tài)下其邊界條件較為復雜。
　　2、為解決大規(guī)模應變測試中可能面臨的數據采集通道不足的問題,采用二向應變片代替應變花測試結構表面的應變信號,并推導了薄壁結構件的主應力計算公式。為驗證推導的主應力公式的正確性,設計和加工了 U型薄壁結構試件,開展應變測試。研究表明基于二向應變片計算的薄壁件主應力能夠反映

4、結構的真實應力水平,為后續(xù)工程上的應用提供參考。將研究結果應用于后扭力梁結構應力分析,通過實車道路試驗驗證了該推導方法的正確性和精度。
　　3、考慮后扭力梁結構軸頭處橡膠襯管內的襯墊非線性特性,應用ADAMS和Matlab/Simulink模塊建立了后扭力梁結構剛柔耦合多體動力學模型,基于樣車道路試驗采集的懸架彈簧的位移信號,通過迭代仿真獲得了后扭力梁左、右軸頭載荷。為了驗證其準確性,基于整車臺架試驗對仿真結果進行了驗證。試驗表明

5、聯(lián)合ADAMS和Matlab/Simulink對后扭力梁結構左、右軸頭載荷迭代仿真具有較高的準確性,誤差控制在10％。
　　4、采用準靜態(tài)、直接積分和模態(tài)疊加法分析后扭力梁結構的動應力,重點研究了關鍵部位橫梁的動應力變化。通過分析各方法對振動疲勞動應力計算精度,對比了三種方法的優(yōu)缺點和適用性。最后,通過整車臺架應變試驗對數值分析結果進行驗證。試驗表明準靜態(tài)法難以直觀表達結構的實際動應力,而模態(tài)疊加和直接積分法能較準確描述結構動應力

6、。
　　5、考慮了結構尺寸和加工工藝等對材料疲勞特性曲線S-N的影響,經修正獲得了部件的S-N曲線。基于準靜態(tài)、直接積分和模態(tài)疊加法在時域范疇內對后扭力梁結構在不同路段的疲勞壽命進行數值仿真分析,找到對應路況下結構疲勞壽命薄弱區(qū)域,并通過臺架應變試驗對結果進行了驗證。試驗表明這三種方法均能精確定位結構疲勞薄弱區(qū)域,但準靜態(tài)法不能準確預測結構振動疲勞壽命,而直接積分和模態(tài)疊加法可較為準確預測結構振動疲勞壽命。
　　6、對后扭力