[发明专利]一种汽车半轴极限承载能力的预报方法

权利要求书

1.一种汽车半轴极限承载能力的预报方法，其特征在于，所述预报方法包括：

获取半轴(2)各热处理影响区尺寸及硬度；

建立所述半轴(2)装配的有限元模型，根据所述半轴(2)各热处理影响区尺寸对所述半轴(2)进行网格划分；

根据所述半轴(2)各热处理影响区硬度获取所述半轴(2)各热处理影响区材料强度极限σ_b；

根据材料强度极限σ_b获取应力-塑性应变(σ-ε_p)数据，定义有限元模型的材料属性；根据材料强度极限σ_b获取应力-塑性应变(σ-ε_p)数据具体包括：根据材料强度极限σ_b确定真实的应力σ的取值范围为(0～λ×σ_b)，并在此范围内均匀取N个真实应力σ数据采样点,采用公式ε_p＝(σ/k)^1/n计算塑性应变ε_p，获取应力-塑性应变(σ-ε_p)数据，式中，k为材料硬化系数，n为硬化指数；施加有限元模型的扭矩载荷M及边界条件；

对半轴有限元模型进行扭转弹塑性有限元分析，控制时间增量，逐级施加所述扭矩载荷M，采用牛顿-拉普森方法获取输出位移和塑性应变数据，获取半轴转角α与扭矩载荷M的关系曲线，具体包括：将有限元仿真时间周期设为1，控制时间增量小于等于0.02，每一时间增量计算完成后输出位移和塑性应变数据，且输出频次大于等于50，获取半轴转角α与时间t对应的数据；将时间t乘以扭矩载荷M得到各个时间点对应的扭矩，获取半轴转角α与扭矩载荷M的关系曲线；

根据公式K_i＝(M_i+1-M_i)/(α_i+1-α_i)计算半轴转角α与扭矩载荷M的关系曲线中第一个点对应的斜率K₁以及其他第i个点对应的斜率K_i，若K_i/K₁大于5％，则将所述半轴(2)的扭矩载荷M乘以一个大于1的倍数x，直至K_i/K₁小于等于5％时终止，其中，M_i、α_i分别代表第i个点对应的扭矩载荷与半轴转角，x≥3；

计算半轴转角α与扭矩载荷M的关系曲线初始线性阶段的平均斜率

取K_i/K₁在5％至25％之间的数据点，进行多项式拟合获得函数M＝f(α)，并构建汽车半轴极限承载扭矩求解方程组：

式中，f'(α)为拟合多项式函数的导函数；

根据汽车半轴极限承载扭矩求解方程组获取所述半轴(2)的极限承载扭矩M。

2.根据权利要求1所述的汽车半轴极限承载能力的预报方法，其特征在于，定义有限元模型的材料属性具体包括：

定义所述有限元模型的弹性模量和泊松比；

根据半轴(2)各热处理影响区定义材料属性。

3.根据权利要求2所述的汽车半轴极限承载能力的预报方法，其特征在于，将所述半轴(2)的材料属性定义为塑性属性，半轴齿轮(1)的材料属性定义为弹性属性。

4.根据权利要求3所述的汽车半轴极限承载能力的预报方法，其特征在于，

在塑性应变ε_p小于1×10^-4时，将ε_p取值为0，并将该组应力-塑性应变数据作为所述半轴(2)材料塑性属性的起始值。

5.根据权利要求1所述的汽车半轴极限承载能力的预报方法，其特征在于，施加有限元模型的扭矩载荷M及边界条件具体包括：

施加扭矩载荷M于半轴齿轮(1)上；

施加边界条件于半轴法兰(3)上，以固定所述半轴法兰(3)。