復(fù)雜車輛結(jié)構(gòu)的疲勞分析和局部應(yīng)力應(yīng)變法
F.A. Conle and C.-C. Chu

摘要
在過(guò)去的20年‘應(yīng)變壽命’的疲勞分析體系在北美汽車、卡車等行業(yè)成為了美國(guó)工業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。雖然該方法的基本概念很簡(jiǎn)單，隨著技術(shù)的大規(guī)模電腦數(shù)字化及其與大動(dòng)態(tài)加載的車身底盤耐久性計(jì)算模型得融合，使工程師有了新的能力和洞察力來(lái)評(píng)價(jià)疲勞，同時(shí)也意味著給疲勞仿真軟件的創(chuàng)造者帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。
本文介紹這類軟件在汽車行業(yè)中發(fā)展的主要過(guò)程，包括最初通過(guò)應(yīng)力-應(yīng)變遲滯線形狀和記憶模式觀察應(yīng)力-應(yīng)變行為，進(jìn)而成為與計(jì)算汽車結(jié)構(gòu)載荷的汽車動(dòng)力學(xué)模型、將載荷轉(zhuǎn)變?yōu)榫植繎?yīng)力的有限元模型等密切相關(guān)的程序，以及進(jìn)行塑性修正和壽命評(píng)價(jià)的程序，該程序以彩色云圖的方式顯示車身底盤的預(yù)測(cè)壽命。
（關(guān)鍵字：疲勞強(qiáng)度分析；應(yīng)力應(yīng)變；應(yīng)變壽命；車輛；車輛動(dòng)力學(xué)模型）

1 引言
汽車行業(yè)的目標(biāo)是進(jìn)行盡可能少的原理樣機(jī)試驗(yàn)，最好是只有一個(gè)最終驗(yàn)證模型。雖然，在達(dá)到這種理想狀態(tài)之前必須創(chuàng)建和驗(yàn)證多個(gè)軟件包，但是現(xiàn)在看來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是很可能的。經(jīng)濟(jì)壓力使原理樣機(jī)試驗(yàn)的數(shù)量減少，最大限度減少測(cè)試/設(shè)計(jì)迭代，優(yōu)化重量，并縮短設(shè)計(jì)周期，這些方面的努力正在推動(dòng)我們朝著這一目標(biāo)前進(jìn)。但是愿景是怎樣的呢？我們希望能夠‘駕駛'試驗(yàn)場(chǎng)數(shù)字版本的電腦車，觀察車輛荷載的反應(yīng)，及‘看'在組成車整體或者部分的任意一個(gè)單元或者所有單元的載荷歷程，經(jīng)過(guò)幾何形狀或厚的反復(fù)優(yōu)化過(guò)程，直到我們達(dá)到設(shè)計(jì)壽命最低重量標(biāo)準(zhǔn)。雖然其他設(shè)計(jì)領(lǐng)域，如碰撞的設(shè)計(jì)，或振動(dòng)/噪音也涉及這些過(guò)程，但是這里文中的重點(diǎn)是只對(duì)程序的耐用性方面。
通常疲勞問(wèn)題的解決靠解決的三個(gè)主要方面的現(xiàn)象：材料特性;幾何的影響;以載荷歷程。這些條件既是簡(jiǎn)單部件如懸臂，彈簧等計(jì)算的先決條件，也是大型部件如汽車或卡車車身的計(jì)算的先決條件。

2材料性能
Bauschinger[1]的工作在觀察拉伸塑性后的壓縮屈服的變化被認(rèn)可，觀察由他的數(shù)據(jù)得到的圖形（圖1），表明現(xiàn)代循環(huán)變形模型的兩個(gè)基本要素：材料記憶效應(yīng)和Masing[3]行為。