汽車零部件斷裂失效分析約束失控

約束（constraint）

對質點系中各“質點（結構件）”的位置和速度預先施加的幾何學或運動學的限制。常見的約束有柔性繩索或鏈條約束、光滑接觸面約束、圓柱形鉸鏈和球形鉸鏈約束、鉸鏈支座約束等。約束限制質點系中各質點的自由運動，故約束對質點系有作用力，稱約束反力，簡稱約束力。

與結構件失效相關的約束螺栓鎖緊約束（壓緊約束、摩擦約束）剛性約束間隙約束（軸承間隙、軸頸間隙約束）機械結構中，結構件靠約束以驅使或保證其完成特定的功能，其特定的約束條件一旦破壞或喪失，會破壞其運行或運動狀態(tài)，產生異?；蚴歉郊拥墓r，使得結構件承擔了不應有、無法承受的載荷，產生異常的力學狀態(tài)，引起疲勞開裂失效。

壓板剛性約束

鋼板彈簧中心孔斷裂結構特性：鋼板彈簧由多片不等長和不等曲率的鋼板疊合而成。

U形螺栓以內為“平直段”，裝配后使板簧穩(wěn)定，工作中不承受彎曲載荷。

中心孔為總成裝配的工藝孔。分析要點：作為簡支梁結構，如果板簧的平直段承受彎曲載荷，發(fā)生彎曲變形，其中心孔部位彎矩最大，有效截面最小，加之應力集中，該部位最大彎曲應力會數倍于其他部位的正常工作應力。開裂特性：

為高應力低周彎曲疲勞斷裂，疲勞源在孔邊緣處，疲勞區(qū)很??；分多片簧和少片簧兩類，影響因素不同。

案例1

多片簧中心孔疲勞斷裂

失效特征及原因

為高應力低周疲勞開裂，疲勞源位于中心孔內角處，疲勞區(qū)很小，與板簧的沖擊性載荷相對應；在雙驅動橋結構的板簧上更多見，而且多發(fā)生在最短的幾片板簧上；（這可能主要與該類彈簧的剛性較大有關）斷裂的原因是由于U形螺栓未能有效地鎖緊或是松動，引起中心孔承受附加彎矩。案例2少片彈簧中心孔疲勞斷裂失效特征及原因少片彈簧疲勞斷裂的性質與多片簧相同；由于少片簧的結構特點，中間段的剛性相對較低（沒有凸出的平直段），其平直段的剛度需要板簧壓板協(xié)助予以保證。該類型的疲勞開裂與彈簧壓板的疲勞斷裂和彎曲變形相伴發(fā)生；

板簧平直段和板簧壓板抗彎剛性和強度不足，導致板簧平直段以及板簧壓板承受異常的彎曲載荷是引起板簧中心孔疲勞斷裂的原因。載荷過大也應該考慮。4.1疲勞斷裂形式斷口分析是疲勞分析的重要環(huán)節(jié)，包括結構、應力分布場、載荷形式、異常工況、應力的大小等因素特征都會有所體現(xiàn)；也要關注斷口或失效性質的轉化及相關的條件。4汽車零部件疲勞斷裂分析疲勞斷口形態(tài)疲勞斷口形態(tài)貝殼紋形成機理關注那些隨機性沖擊載荷、臺架試驗的連續(xù)不變的載荷和鑄鐵的疲勞斷口，有時并不十分典型。鋼板彈簧中心孔疲勞開裂關注約束的有效性；斷裂力學要素：簡支梁彎矩最大部位、應力集中、應變集中。同時也應考慮少片簧平直段的自身剛性和約束結構剛性。鋼板彈簧壓板邊緣處疲勞斷裂關注局部異常的表面異常硬化會增加疲勞裂紋萌生的敏感性?？紤]異常的擦傷、表面擠壓磕碰傷與表面強力噴丸有什么差別或作用。鋼板彈簧疲勞斷裂與磕碰傷軋制過程中磕碰傷引起疲勞斷裂。板簧前卷耳疲勞開裂關注沖擊載荷的作用，關注車輛的動力和制動性能，道路情況，關注斷裂的部位和結構特性；關注對失效認識的不斷深化和階段性。鋼板彈簧蓋板疲勞開裂少片簧的中間段剛性不足，如果與板簧中心孔斷裂有關則應該有異常接觸印記；壓板的彎曲在先，實際的失效形式應該是彎曲，要點是彎曲的連續(xù)性，交通肇事的彎曲脆斷中會有斷裂件彎曲的一類問題。鋼板彈簧疲勞開裂鋼板彈簧早期高應力低周疲勞斷裂；裂紋源起源于材料內部的大塊夾雜處，夾雜的主要成分是Al、Mg、Ca、O等元素。汽車零部件脆性斷裂零件的脆性斷裂也較為常見，材料的性質是重要的條件之一，但實際情況中硬性應力狀態(tài)更重要，即指雙向拉應力狀態(tài)。該應力狀態(tài)限制了材料的塑性變形條件而產生脆性斷裂。脆性斷裂不等于材料脆性，