随着国家对汽车及汽车零部件行业的政策不断开放、不断升级,汽车零部件面临着环保化、轻量化、长寿命、高效率等更加严苛的要求。虽然我国汽车零部件产业在持续不断的向专业化发展,但仍低于汽车产业强国水平,总体来说汽车零部件产业仍具有巨大发展空间。本文依据在研项目,对某车型前副车架产品在研发过程中所面临的长周期、高成本耐久性检测瓶颈问题,提出基于非线性支撑元件的静、动态特性对副车架台架试验过程中的静、动态应力分布与疲劳寿命进行研究,主要包括以下几方面:1)在非线性有限元软件ABAQUS中,通过对橡胶材料参数的拟合、衬套结构的建模及载荷条件的施加,完成衬套有限元模型的静态力学特性仿真分析;对比橡胶衬套各方向静态力学特性的试验数据与仿真数据,确认橡胶衬套材料参数、结构模型和边界条件的准确性;以副车架动力学模型中提取的橡胶衬套连接点载荷变化曲线为加载条件,对橡胶衬套模型进行动态刚度特性仿真分析,模拟台架测试中衬套刚度的动态力学特性变化,为后续建立副车架动态应力仿真分析模型做准备。2)在Adams动力学软件中建立副车架和摆臂连接的测试模型,模拟台架试验纵向加载极限工况。其中副车架和摆臂的柔性体模型由有限元软件Hypermesh计算的mnf中性文件导入,橡胶衬套的静刚度矩阵由衬套经验公式计算得出,静刚度曲线由试验数据拟合得到;副车架静态应力试验数据表明,考虑衬套连接特性的仿真模型精度更高于刚性铰接,所以建立的副车架、摆臂柔性体模型和橡胶衬套连接符合实际测试情况。3)在Adams多体动力学软件中,考虑橡胶衬套动态测试刚度变化曲线贴合副车架台架测试,建立正弦周期变化的纵向加载工况进行副车架动态测试仿真分析,汇总应力分布情况和各测点动态应力变化数据表明,考虑衬套动态特性的仿真分析模型比刚性铰接模型更贴合副车架台架实际测试。4)以副车架动态极限应力为分析基础,以型号为SAPH440的S-N曲线为样件材料属性,以局部应力应变法为缺口理论公式,以Miner线性累积损伤理论,通过Ncode疲劳分析软件对副车架结构进行耐久性寿命预测。疲劳寿命云图显示,在垂向衬套的螺栓连接孔面,副车架Top面、Buttom面的水平衬套U型槽附近和羊角焊接孔附近疲劳寿命低于规范要求的35万次,有产生裂纹的风险。经过副车架多次疲劳耐久性试验表明,在副车架Top面和Buttom面的水平衬套U型槽附近产生了裂纹破坏。本文对该项目中水平衬套和垂向衬套进行特定试验条件和特定工况的研究,目的是解决橡胶衬套连接在虚拟测试模型中的建模困难问题。考虑橡胶衬套特性的静态、动态和疲劳寿命仿真分析,可以应用到产品的不同研发阶段为开发者提供多层次的数据参考,对产品的应力集中区域和薄弱结构能可靠预测。这不仅为企业缩短副车架研发周期、减少副车架试验的数量和测试成本,也为涉及非线性支撑元件连接的汽车零部件制造企业提供参考。