Аналіз втоми компонентів також поділяється на два етапи: структурний аналіз і аналіз втоми.
По-перше, структурний аналіз втулок автомобільної підвіски проводиться за допомогою Abaqus/Explicit. На основі чисельної моделі втулки призначаються властивості матеріалу, виконується сітка та застосовуються навантаження для розрахунку та аналізу змінної деформації вздовж вертикальної осі в межах одного циклу синусоїдальної хвилі.
Як прикладати навантаження до гумових втулок? Встановити відповідно до схеми руху гумової втулки.
Які схеми руху втулок підвіски?
На наступному малюнку показано кінцево-елементну модель конкретної підвісної втулки під дією радіального навантаження та контур результатів розрахунку.
Крива жорсткості втулки (крива сили-переміщення) порівнюється з експериментальними результатами, що додатково підтверджує справедливість встановленої моделі FEM. Як видно з малюнка: аналіз із використанням гіперпружних параметрів, визначених із зразків для випробування матеріалу, демонструє хорошу узгодженість між експериментальними та аналітичними результатами на діаграмі навантаження-переміщення.
Далі результати вищевказаного структурного аналізу передаються в модуль аналізу втоми програмного забезпечення (у цьому випадку за допомогою програмного забезпечення FEMFAT від Magna ECS) і порівнюються з результатами випробувань на міцність. Випробування та аналіз демонструють відмінну стабільність як довговічності, так і розташування тріщин.
У результатах випробувань тріщини поширюються в окружному напрямку та починаються із зони матеріалу, яка одночасно зазнає осьових навантажень розтягування та стиску.
Діаграма Хейга результатів моделювання втоми для втулки підвіски показує руйнування під дією коефіцієнтів напруги стиснення. Незважаючи на те, що навантаження на розтяг і стиск однаково застосовуються до гумового матеріалу, аналіз показує, що руйнування зрештою починається під час стиснення.
Перевірка та подальше підтвердження створили методологію аналізу втоми гумових компонентів на основі кривих S-N і діаграм Хея.
[Створення ефективного процесу розробки транспортного засобу за допомогою технології аналізу втоми] Застосовуючи запропонований метод аналізу втоми для віброізоляційних гумових компонентів, було проведено параметричне дослідження компонентів, виготовлених з того самого матеріалу, щоб дослідити взаємозв’язок між геометричними варіаціями (об’ємом гуми) та довговічністю. Геометрію компонентів було отримано з оригінального дизайну деталі з модельованими варіаціями, включаючи:
● Збільшення зовнішнього діаметра на 15% і 30%;
● збільшення внутрішнього та зовнішнього діаметрів на 15% та 30%;
● 15% і 30% осьове подовження компонента.
Способи навантаження: радіальне та крутильне
Було створено шість різних геометричних конфігурацій і два різних режими навантаження. Результати моделювання підсумовані таким чином:
(1) Радіальне силове навантаження: шість змінених форм плюс оригінальна форма.
(2) Торсіонне навантаження: шість модифікованих форм плюс оригінальна форма.
Відхилення тенденцій від двох зображень вище підсумовано в таблиці 1: «Таблиця кореляції продуктивності та геометрії».
Висновки дослідження: коли збільшується лише зовнішній діаметр, міцність проти радіальних навантажень знижується, міцність на кручення покращується, а продуктивність пружини пом’якшується. Коли внутрішній і зовнішній діаметри збільшуються, довговічність при радіальних навантаженнях і крутильних навантаженнях покращується, а продуктивність пружини пом’якшується. Коли осьова довжина збільшується, міцність під радіальними навантаженнями та крутильними навантаженнями покращується, а продуктивність пружини стає жорсткішою.
Ці результати зібрані в наступній «Матриці ефективності»:
За допомогою попереднього розрахунку довговічності та пружинних характеристик різних варіантів конструкції за допомогою автоматизованих програм точність каталогу продуктивності можна ще більше підвищити шляхом постійного оновлення даних.
Для гумових віброізоляторів вимоги до продуктивності можуть бути спрямовані на досягнення оптимального балансу між стійкістю до радіального навантаження та стійкістю до кручення, або міцність до кручення може бути особливо важливою. Щодо характеристик пружини, хоча м’якша пружина часто є бажаною для шуму, вібрації та комфорту їзди, іноді потрібні відносно жорсткіші пружини для забезпечення точності керування та стабільності автомобіля. Оскільки дані про проектування компонентів із визначеними атрибутами продуктивності вибираються відповідно до цільових показників продуктивності всього транспортного засобу — і ці атрибути нерозривно пов’язані з розмірними параметрами — розміри компонентів можуть бути перероблені, починаючи з бажаних показників продуктивності. Цей підхід дає змогу встановити цільові показники продуктивності на початковій концептуальній фазі розробки транспортного засобу, навіть за відсутності детальних креслень, і дозволяє отримати приблизне розташування гумових компонентів на основі очікуваних характеристик. Використовуючи цей каталог продуктивності, розміри компонентів можна визначити з самого початку відповідно до специфікацій продуктивності, усуваючи потребу в повторюваних аналізах FEM, уникаючи ітерацій проектування та переробки на етапах детальної розробки та сприяючи швидкому впровадженню високоточного планування.
VDI пропонує високоякісні та надійні продукти. Ми щиро вітаємо вашу покупку втулки підвіски VDI 7L0499035A.
