和路面動態(tài)載荷之懸吊入力與疲勞損傷分析第二部分扭力梁式后系統(tǒng)壽命

1、Altair 2013 技術(shù)大會集路面動態(tài)載荷之懸吊入力與疲勞損傷分析第二部分：扭力梁式后懸吊系統(tǒng) 分析Suspension Load and Twist Beam Fatigue Analysis with Dynamic Road Load InputsPart II: Fatigue Analysis and Life Prediction of Twist Beam Suspension紀(jì)翔和 單一凡 （ 車電技術(shù) 新北市 23144）摘 要: 由多體動力學(xué)計算懸吊節(jié)點載荷歷時并搭配靜態(tài)力量之 FE 應(yīng)力分布進行結(jié)構(gòu)疲勞運算，為現(xiàn)今最廣為應(yīng)用之疲勞分析之一。本文經(jīng)由第一部分由 Moti

2、onView 所取得之懸吊節(jié)點載荷歷時，結(jié)合OptiStruct 計算之力靜態(tài)應(yīng)力分析結(jié)果，可正確地計算結(jié)構(gòu)任何部位之應(yīng)變歷時，同時準(zhǔn)確地重現(xiàn)實車測試時所發(fā)生之疲勞損傷位置及發(fā)生里程，進而有效 后續(xù)開發(fā)對策方向之正確性，達到提升車輛開發(fā)過程中試驗通過率之目的。：MotionView OptiStruct 懸吊系統(tǒng) 疲勞 路面載荷 耐久Abstract: Quasi-static inertia relief based damage analysis has been widely used for vehicle structure life prediction. In this stud

3、y, the unit-load inertia FE results provided by Hyperworks/OptiStruct are combined with MotionView joint force time history results to calculate the life of rear twist beam suspension. By comparison with the physical test, good life predict results can be provided under exact MotionView time history

4、 results. The analysis process and strain history verification of the quasi-static relief based methodology also can provide a correct direction to solve the fatigue problem of structure.Keywords: MotionView, OptiStrut, Suspension system, fatigue, Road load data, durability1 概要車體強度疲勞分析為車輛設(shè)計領(lǐng)域（車身碰撞安全

5、、車輛乘安分析、疲勞、內(nèi)外流場與結(jié)構(gòu)噪音振動等）中極為重要之一環(huán)。由于汽車懸吊結(jié)構(gòu)直接承受全車身系統(tǒng)與駕駛乘員及行李的重量（Sprung Mass，簧上質(zhì)量），行駛過程由地面起伏產(chǎn)生之地面力量，引擎及煞車所提供之驅(qū)動力及煞車力，以及其結(jié)構(gòu)本體及輪胎（ rung Mass，簧下質(zhì)量）慣性及振動所之力量等同時作用，懸吊結(jié)構(gòu)一旦產(chǎn)生疲勞或強度之破壞，對于安全將產(chǎn)生極大之危害，因此懸吊系統(tǒng)中各項組成零件之抗疲勞能力極為重要，而懸吊零件之疲勞耐久性分析及 也在整車設(shè)計開發(fā)中占有關(guān)鍵重要之一環(huán)。- 1 -Altair 2013 技術(shù)大會集于計算機 技術(shù)發(fā)達之今日，運用虛擬分析工具重現(xiàn)及 各種機械結(jié)構(gòu)于實際

6、操作或試驗行為 術(shù)已非常成熟。以往需藉由大量試作零件進行長時間及高成本之測試驗證 ，部分已逐漸由計算機輔助（CAE）有限元分析技術(shù)所取代，其中例如機械結(jié)構(gòu)之靜態(tài)線性或非線性強度分析、模態(tài)分析、動態(tài)沖擊分析等，計算機分析均可達成高度之準(zhǔn)確性，并廣泛及有效運用于設(shè)計之對策 中。2 損傷理論簡述疲勞破損之特性與材料強度破壞及沖擊破壞之特性不同，材料疲勞破壞出現(xiàn)時，其初始發(fā)生之位置往往不易為人所，一旦初始裂縫成長至一定程度時，結(jié)構(gòu)之破壞將可能于瞬間產(chǎn)生大規(guī)模之?dāng)嗔?。為了解疲勞之原理?870 年德國鐵路工程師 Wöhler 提出材料疲勞分析概念， 開始了結(jié)構(gòu)疲勞分析之領(lǐng)域，以有效的 結(jié)構(gòu)材料

7、之使用 。Wöhler 建構(gòu)系統(tǒng)化之材料分析 ，首先必須取得材料之基本作用應(yīng)力與其斷裂之關(guān)聯(lián)，即為常見之材料 S-N 曲線。常使用于表示材料疲勞特性之曲線 應(yīng)力- 線曲線及應(yīng)變- 曲線，其中材料S-N 曲線之應(yīng)用適用于結(jié)構(gòu)作用在線性行為中，而一旦結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂損，亦即微小裂縫產(chǎn)生后，其裂縫尖端之行為將轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性。汽車車體結(jié)構(gòu)于行駛過程中不致產(chǎn)生大變形，故其疲勞分析僅考慮 S-N 即可有一定之代表性，扭力梁式懸吊系統(tǒng)為非式懸吊結(jié)構(gòu)，其主結(jié)構(gòu)于整體變形時為線性之行為，但一旦晶相中微觀之初始裂損產(chǎn)生后，于裂損區(qū)之局部行為將進入非線性之領(lǐng)域。為能夠?qū)⑵嚺ちα菏綉业跸到y(tǒng)之疲勞行為作全盤之了解，

8、于驗證分析中往往同時需導(dǎo)入材料之非線性應(yīng)變- 觀念，亦即E-N 曲線。S1Endurance LimitN3N2N1S3S2Stress in logarithm scale在計算結(jié)構(gòu)之前，對于結(jié)構(gòu)損傷之概念需要先被定義.考慮圖 1 之材料 S-N 曲線，假設(shè)車輛之懸吊零件于行駛過程中受到幅值為 S1 之應(yīng)力，并計算此 S1 應(yīng)力出現(xiàn) n1 次，同時亦受到S2 應(yīng)力n2 次，S3 應(yīng)力 n3 次。Nf : Cycles to failure in logarithm scale圖 1 計算結(jié)構(gòu)損傷之 S-N 示意圖由于結(jié)構(gòu)于實際使用過程中常承受到之力量為隨機之訊號，為將隨機之量訊號轉(zhuǎn)換為可接應(yīng)

9、用于損傷計算之有效循環(huán)訊號，常使用結(jié)構(gòu)受計數(shù) Cycle Counting Method 有Rainflow Counting 及 Level Crossing Counting，本文中使用 Rainflow Counting Method 于量測取得之隨機入力轉(zhuǎn)換為有效循環(huán)入力。依據(jù)材料之 S-N 曲線，我們可以簡單的計算出零件于此關(guān)鍵位置于- 2 -Altair 2013 技術(shù)大會集此段試驗過程中所承受到之累計損傷度（Cumulative Damage）為D = n1 + n2 + n3 + N1N2N3此即為 Miners Rule，而零件于此區(qū)域之則為1：L = 1D，其中一旦總損傷度

10、值 D 出現(xiàn)大于 1 L 將出現(xiàn)小于 1 之?dāng)?shù)值，表示結(jié)構(gòu)于此區(qū)域之耐久 已秏盡，此時此區(qū)域之結(jié)構(gòu)裂損將開始產(chǎn)生。Miners Rule 之材料理論為最基礎(chǔ)之結(jié)構(gòu) 計算概念，而實際零件之計算同時還受到許多不同之效應(yīng)所影響。以材料 S-N 曲線而言，S-N 曲線為標(biāo)準(zhǔn)試體于實驗試中依標(biāo)準(zhǔn)流程所取得之材料基本特性，當(dāng)結(jié)構(gòu)所受到之力量Mean 值不同，零件之缺口型式不同，使用環(huán)境不同，大小力量作用順序不同等等，均會帶給 S-N 不同程度之變化，因此于使用此理論于實際情況時，使用環(huán)境及結(jié)構(gòu)表面之情況均需詳細了解，尤其對于材料焊接后之材質(zhì)變異均需格外留意，以減少零件 之誤差。由于計算結(jié)構(gòu)疲勞 需精確地由

11、分析取得結(jié)構(gòu)之應(yīng)力分布狀態(tài)，而正確的應(yīng)力分析需經(jīng)由整車多體動力學(xué)分析（Multi-Body Dynamic Simulation，MBD ）所提供正確的節(jié)點力量輸入信息，MBD 分析中力量輸入則需來自于具代表性的實車輪心入力量測數(shù)值。以下將輪心入力量測及 MBD 于本分析中之應(yīng)用作簡單明。3 整車路面力量測（Road Load Data Acquisition）與 MBD 分析驗證3.1 整車路面載荷量測（Road Load Data Acquisition）為了取得真實車輛懸吊系統(tǒng)于試驗道上所承受之力量 Time history，并使用于后續(xù)懸吊系統(tǒng)之設(shè)計及對策中，車輛于實際測試道上行進 輪

12、心力量必須由特殊之量測儀器量測取得。實車入力量測數(shù)據(jù)之主要應(yīng)用 : 懸吊系統(tǒng)多體動力學(xué)之計算、取得懸吊零件有效節(jié)點力、規(guī)劃等效損傷計算、懸吊及車身結(jié)構(gòu)零件潛在損傷計算及對策分析等，而基本量測之訊號 （1） 輪心力量量測；（2）輪心及車身度量測；（3） 結(jié)構(gòu)應(yīng)變計量測。對于應(yīng)用于疲勞運算之入力量測之基本訊號說明如下。輪心力量量測由于懸吊結(jié)構(gòu)之力量來源主要為車輛系統(tǒng)質(zhì)量與行駛過程中由地面起伏而產(chǎn)生之地面力量， 而路面力量之傳遞均會通過輪胎及輪心等相關(guān)結(jié)構(gòu)，因此對于路面力量之取得最直接之 則是直接量測輪心所承受到之力量。 而言，量測輪心力量需要使用特制之量測儀器，例如 MTS 公司所開發(fā)之Wheel

13、 Force Transducer （WFT） 或稱Swift 儀器，并搭配不同車型之特制輪圈，直接量測車輛行駛過程中經(jīng)由輪心傳遞進入之力量（Fx，F(xiàn)y，F(xiàn)z）及力矩（Mx，My，Mz） 共 24 組數(shù)據(jù)。此經(jīng)由實車量測而取得之入力訊號對于后續(xù)之車輛開發(fā)及試驗極為重要，將使用于整車臺上 24 軸模擬試驗；懸吊臺架系統(tǒng)試驗 規(guī)劃，以及 CAE 模擬分析中之 MBD 計算， 及懸吊及車身疲勞損傷計算之中。值得注意的是，量測取得之軸力力量需留意其量測點是否代表真輪心之訊號，或是僅為量測點中心之訊號而非真實輪心之訊號，此微小之差異往往造成計算與量測力矩相差數(shù)倍，以致影響后續(xù)結(jié)構(gòu)疲勞計算之準(zhǔn)確性。- 4

14、 -輪心及車身 度量測度之量測主要作為數(shù)據(jù)量測之正確性比對，應(yīng)用于 MBD 之懸浮車身模擬輸入及計算運動結(jié)果之正確性比對中。當(dāng)輪心入力量輸入 MBD 分析模型中后，經(jīng)由計算可計算出懸吊結(jié)構(gòu)及車身于此力量歷時下之行為，為了確認分析模型及其結(jié)果于實車相同，常使用的為提取分析計算所得之輪心車身度值，與量測之 度數(shù)值進行比對，必需確保二者之結(jié)果相同以確認分析模型及其結(jié)果之正確性。由于結(jié)構(gòu)疲勞損傷之計算受到力量不同而產(chǎn)生之變化呈現(xiàn)指數(shù)型式之變化，微小之應(yīng)力變化將對結(jié)構(gòu)損傷度或值產(chǎn)生極為可觀之變化，因此由 MBD 所計算輸出之懸吊零件節(jié)點力量需具有高度準(zhǔn)確性，始可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)疲勞之分析中。與前述之輪心力量量

15、測相同，由于量測傳感器及懸吊結(jié)構(gòu)之限制，往往無法直接且真實的量測得輪心 度，因此于度量測時需特別 量測點之坐標(biāo)或與真實輪心之相對距離及方向， 以作為后續(xù)訊號比對 之參考。結(jié)構(gòu)應(yīng)變計量測在取得量測之輪心力量及度資料后，即可經(jīng)由 MBD 分析計算取得零件結(jié)構(gòu)之各節(jié)點力量歷時訊號。此各節(jié)點力量歷時訊號將可再經(jīng)由前述之疲勞運算工具應(yīng)用于計算結(jié)構(gòu)之疲勞損傷。為了確認疲勞損傷中有限元模型之正確性，以及所建立之分析流程正確性，過程中將需要應(yīng)用計算所得之虛擬應(yīng)變歷時訊號，與實車結(jié)構(gòu)應(yīng)變計量測訊號進行比對，比對之內(nèi)容：（1）時域 訊號之比對；（ 2 ） 應(yīng)用 FFT 或 PSD ， 于頻率域訊號比對；（ 3 ）

16、 NRMSD （ Normalized Root-Mean-Square Deviation）相位比對；（4）Level Crossing Counting 或 Rainflow Counting；（5）潛在損傷（Potential Damage）比對。其他關(guān)鍵力量量測為確保未來輪心力量應(yīng)用于 MBD 分析之比對中，以確保計算之節(jié)點入力正確性，在入力量測過程中除上述各項力量、 度及應(yīng)變需確實量測外，對于避振器力量以及 Bumper Stopper 之力量亦需盡可能的量測取得. 由于MBD 之節(jié)點入力計算中對于Damper 特性之調(diào)整非常重要， 因此在 Damper 之軸力量之量測上，必須確實取

17、得。由于 MBD 計算之流程及其驗證過程非本文討論之重點，文中將僅 MBD 之直接應(yīng)用華創(chuàng) MBD 計算所取得之懸吊節(jié)點入力，配合 OptiStruct 計算所得之力分析結(jié)果，應(yīng)用至懸吊結(jié)構(gòu)之疲勞損傷 計算中，以實測之應(yīng)變歷時訊號進行比對后，最終與實際測試結(jié)構(gòu) Life 進行比對。3.2 懸吊系統(tǒng) MBD 分析節(jié)點力量計算與驗證本分析中使用MotionView 為車體動力學(xué)計算之主要工具，經(jīng)由整車 K&C 調(diào)校以及 4-Poster test 取得懸吊參數(shù)之基本特性質(zhì)，阻尼及彈簧特性，懸吊模態(tài)特性，以及簧上、簧下質(zhì)量之調(diào)整等，應(yīng)用于 MBD 模型之建構(gòu)中。車輛模型零件的質(zhì)量數(shù)據(jù)設(shè)定會影

18、響簧上質(zhì)量、簧下質(zhì)量及懸吊件之模態(tài)行為，需取得正確之模態(tài)特性始可得到正確的節(jié)點入力。而車輛模型的細節(jié)建構(gòu)， 輪心力量量測儀器（MTS-Wheel Force Transducers）的位置、質(zhì)量、車輛配重和懸吊壓縮高度等細節(jié)均需與實際車輛相符，以提高模擬結(jié)果之正確性。Altair 2013 技術(shù)大會集為確保計算結(jié)果具代表性，Jounce Bumper Forces，Shock Loads，Spring Forces，以及Ride Height 等量測之?dāng)?shù)據(jù)將應(yīng)用于與真實量測值之驗證比對，如果缺乏這些基本數(shù)據(jù)，仿真結(jié)果將可能出現(xiàn)與真實車輛行為較大之誤差。分析中采用三種不同之?dāng)?shù)值驗證 ，以確認模擬

19、結(jié)果與實際測試值于時間軸代表性，Power Spectra Density，NRMSD，以及 Potential Damage Index7。由 MotionView 多體動力模型 RLDA 入力量測后輸出節(jié)點入力，計算該入力數(shù)據(jù)的損傷大小，并與真實車輛測試量測數(shù)據(jù)計算所得損傷大小作比對，結(jié)果顯示兩者相當(dāng)接近，即模擬計算之節(jié)點入力時間歷時與真實車輛量測值誤差落在規(guī)范值以內(nèi)，計算由力量所導(dǎo)致之損傷度亦于規(guī)范之范圍中，表示 MotionView 所計算之結(jié)果之高度正確性，可直接應(yīng)用輸出之力量歷時數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)疲勞損傷計算。圖 2 顯示由 MotionView 計算輪出之彈簧力及避振器力比對結(jié)果。4

20、扭力梁式懸吊系統(tǒng)疲勞 計算及驗證4.1 有限元模型及疲勞計算流程確認模型建立于懸吊系統(tǒng)中，所受到之力量主要為輪胎力（垂向之承載及路面力、縱向之驅(qū)動、煞車及路面沖擊力、側(cè)向之轉(zhuǎn)向力）、避振器之阻尼力、彈簧力。圖 2MotionView 計算RLDA 節(jié)點力與實際量測節(jié)點比對：彈簧行程與避振器力量較完全考慮所有之力量，于此分析中將使用多體動力學(xué)之計算工具，結(jié)合懸吊結(jié)構(gòu)之柔性體模型與汽車懸吊系統(tǒng)之特性參數(shù)值，如K & C 特性，Bumper Stopper 之高度非線性特性等，并應(yīng)用實車量測之輪心入力數(shù)據(jù)進行懸吊結(jié)構(gòu)之多體動力學(xué)計算，階段性的取得懸吊零件之各項節(jié)點于各時間點之力量。其次，運用

21、有限元分析工具建立汽車懸吊之分析模型，此分析模型中僅需建立懸吊單一零件之模型，并以力分析進行慣性 計算，取得不同 元素及節(jié)點應(yīng)力/應(yīng)變結(jié)果。后- 10 -續(xù)則運用專門之疲勞分析工具結(jié)合由多體動力學(xué)分析所取得之結(jié)構(gòu)節(jié)點入力，以及由有限元分析所取得之元素及節(jié)點之應(yīng)力/應(yīng)變結(jié)果，計算結(jié)構(gòu)之總損傷及 值。此分析 由于觀念簡單與運算資源需求量小，同時兼顧懸吊系統(tǒng)之各項特性值，可更精確地計算出結(jié)構(gòu)之絕對損傷度值，除了可運用于零件之疲勞中，亦可有效運用于試驗不合格零件之對策，等效入力轉(zhuǎn)換以及試驗道搭配規(guī)劃中。本文疲勞損傷分析之對扭力梁型式后懸吊系統(tǒng)，經(jīng)由 OptiStruct 之線性力運算以及MotionV

22、iew 之 MBD 機構(gòu)運算后，可取得懸吊結(jié)構(gòu)于各方向力作用下之應(yīng)力分布以及各節(jié)點之力量分量如圖 3 所示。圖 3 懸吊力應(yīng)力分布與部分計算入力應(yīng)變歷時比對由于懸吊結(jié)構(gòu)之疲勞 計算往往需要大量之計算機資源及運行時程，為減少因設(shè)定錯誤或輸入 錯誤而導(dǎo)致不必要之時間及資源浪費，并確保分析模型及其結(jié)果之正確性，不同于 MBD 計算結(jié)果之比對，有限元分析主要架構(gòu)于結(jié)構(gòu)之靜力分析，且分析模型為簡 之 力條件， 不 BUSH 或Damper 等非線性之參數(shù)，因而無法以 MBD 分析中常使用之度訊號進行比對. 為避免結(jié)構(gòu)之動/靜態(tài)模型差異，應(yīng)變歷比對 不僅在計算間更為簡短，且其計算結(jié)果具一定之代表性，是故以

23、有限元分析套用 MBD 計算之力量時間輸入而計算得之應(yīng)變歷時，再與實際量測所得到之應(yīng)變歷時 進行比對，可作為初期確認分析模型正確性之主要 ，其中常用于確認二時間歷時一致程度之 有PSD 比對，以及PDI 損傷比對。結(jié)構(gòu)替代材料參數(shù)由于材料之疲勞特性曲線及其相關(guān)參數(shù)不若強度特性之容易取得，其 S-N 曲線或E-N 曲線， 甚至材料 之表面缺陷參數(shù)均需以大量之試片進行實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計取得，對于已長久被使用之高強度鋼鈑或 由供貨商或大型鋼鐵廠取得，但對于大部分之高強度鋼板往往難以取得其疲勞特性曲線。此分析中為解決 S-N 及E-N 取得之問題，應(yīng)用 nCode 內(nèi)建之不同等級材料 S-N 曲線進行計算。

24、由多次計算比對，雖然內(nèi)建之材料與真實之材料有一定之差異，但在與試驗結(jié)果比對后，可取得相關(guān)之材料參數(shù)，如存活率參數(shù)，表面缺陷參數(shù)等之經(jīng)驗值，以應(yīng)用于后續(xù)之零件對策分析，確保分析與實物之代表性，以及對策之有效性。4.2 零件結(jié)構(gòu) 計算及驗證驗證分析模型之代表性懸吊結(jié)構(gòu)之耐久試驗主要 實車測試道耐久試驗及臺架耐久測試。其中實車測試道耐久試驗為最接近終端使用者駕駛之現(xiàn)實環(huán)境，亦為車輛開發(fā)過程中耐久試驗之最終驗證項目。雖然實車測試道耐久試驗之代表性最高，但其所需之試驗時間及成本亦為所有耐久試驗中最高， 因此現(xiàn)今多數(shù)車廠均藉由等效或直接重現(xiàn)之方式于臺架系統(tǒng)多軸試驗中進行代表性試驗。目前裕隆集團 車電之整車

25、使用之多通道試驗臺為 MTS-329 試驗臺，不僅可應(yīng)用于半車懸吊結(jié)構(gòu)耐久試驗，同時亦可執(zhí)行全車之耐久試驗，以完整 驗室中重現(xiàn)實車于道路行駛之 行為。懸吊多信道系統(tǒng)耐久分析與 MTS-329 臺架試驗原理相同，差別在于本文以多體動力學(xué)計算機 方式建立懸吊于實車上之 行為，計算懸吊結(jié)構(gòu)之各節(jié)點力量歷時，并于計算機耐久分析中計算結(jié)構(gòu)于試驗過程中所累積之損傷度值，確認潛在裂損之區(qū)域，以 潛在裂損點之損傷度值與 值，并給予實時且有效之對策。為完整分析懸吊結(jié)構(gòu)之耐久性，本文中運用 nCode Glyphworks 建立疲勞 流程6。圖 4 表示本文使用于疲勞之主要分析流程，其中（1）懸吊結(jié)構(gòu)節(jié)力讀入；（

26、2）潛在損傷點應(yīng)變驗證；以及（3）結(jié)構(gòu)疲勞計算。圖 4 分析與力量時間歷時損傷迭加法分析流程示意圖懸吊結(jié)構(gòu)疲勞 分析驗證經(jīng)由圖 4 之 nCode Glyphworks 分析流程，將 Altair OptiStruct 之應(yīng)力分析結(jié)果與 MBD 之計算入力進行迭加組合，計算局部虛擬應(yīng)變歷時與真實量測應(yīng)變歷時進行詳細比對。圖 5 為計算應(yīng)變與實測應(yīng)變于時域（Time domain）下之比對圖，而圖 6 則為頻率域下之 FFT 比對，由比對之圖中可以明顯表示對應(yīng)之曲線重迭性高，顯示分析結(jié)果之正確性與并實測比對之準(zhǔn)確性，可有效 實際零件之應(yīng)力應(yīng)變行為。圖 5 應(yīng)變歷時域訊號比對圖 6 應(yīng)變歷頻率域訊

27、號比對經(jīng)由確認有限元分析模型、結(jié)果以及 MBD 計算節(jié)點入正確性后，運用 nCode DesignLife 直接進行結(jié)構(gòu)之疲勞 ，計算結(jié)果將計算 life 值表示如圖 7。圖中顯示出零件于鈑件邊緣為最易產(chǎn)生裂損之區(qū)域，此區(qū)域之計算life 值與實車測試之結(jié)果比對列出如下表一所示：圖 7 計算結(jié)構(gòu)潛在裂損區(qū)域表 1 實車測試道試驗裂損與結(jié)果比對裂損里程實車裂損里程1.35前側(cè)鈑件邊緣有效對策方向確認由上述之分析結(jié)果與實車耐久測試結(jié)果比對，顯示分析 之裂損位置與實際裂損一致，而在 裂損里程上亦與實測裂損里程極為接近，確認了此疲勞分析模型及流程之正確性，并可以此模型直接應(yīng)用于驗證結(jié)構(gòu)之耐久強化對策中

28、。圖 8 說明此扭力梁懸吊結(jié)構(gòu)于最終對策之計算壽命與實車驗證比對之結(jié)果，其中忽略了多次使用計算機 之無效、不足以及過度設(shè)計之分析結(jié)果。圖 8 顯示扭力梁懸吊結(jié)構(gòu)經(jīng)實測確認對策之設(shè)計可滿足目標(biāo)里程。此分析結(jié)果證明了MotionView 與 OptiStruct 于良好之配合下，不僅可提供設(shè)計者正確且有效之對策方向，同時可協(xié)助設(shè)計者取得結(jié)構(gòu)局部之最優(yōu)化設(shè)計，減少過度強度設(shè)計之浪費，使零件設(shè)計于性能/成本間取得最佳平衡。圖 8 疲勞裂損區(qū)域進行對之 計算比較5 結(jié)語導(dǎo)致結(jié)構(gòu)之疲勞破壞之不僅只受其自身之設(shè)計影響，其中仍受到許多內(nèi)在及外在因素將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)提早或延后產(chǎn)生疲勞破裂，諸如零件過程中表面處理情形、

29、切割面缺陷、材質(zhì)熱處理、材料特性、操作環(huán)境、溫度等，均會使結(jié)構(gòu)裂損之 產(chǎn)生極大之變異，而這些因素亦將使CAE 計算中值與實測 值產(chǎn)生明顯的差異，除此之外，車輛于測試 車況、輪胎特性值以及人為駕駛操控變異等因素，亦會導(dǎo)致測試結(jié)果之變異。于此眾影響因子中，多數(shù)項目時常難以完整考慮于計算機 計算之中，因此 CAE 疲勞分析于實務(wù)之工程運用上，除了參考由計算機 分析所得之結(jié)果外，更重要的是于實際測試中累積大量之實例經(jīng)驗，以提供合理且正確之工程 ，才能在零件之對策設(shè)計以及未來之新車型開發(fā)中做出有效且符合工程需求之設(shè)計建議。裕隆集團 車電經(jīng)由長時間之使用 Altair 之 HyperMesh 與 Opti

30、Struct 進行懸吊及車體結(jié)構(gòu)之疲勞耐久建模及分析工具，并結(jié)合 nCode 進行耐久 評估，而取得在應(yīng)變比對以及結(jié)構(gòu)裂損 之高度準(zhǔn)確性分析結(jié)果，此說明了 OptiStruct 除了可于結(jié)構(gòu)分析中快速取得高度準(zhǔn)確之應(yīng)力結(jié)果，同時亦可完美運用于高度復(fù)雜性之結(jié)構(gòu)多軸疲勞運算之中。除此之外，自2012 年起更與國立大學(xué)機械研究所模具設(shè)計合作進行以 HyperMesh 結(jié)合 LS-DYNA 實現(xiàn)懸吊受高速沖擊之研究分析 重現(xiàn)實車沖擊之行為，以及建立等效之臺架沖擊試驗 ， 目前已取得多項可應(yīng)用于實務(wù) 之成果，并逐項導(dǎo)入于新車型之主要開發(fā)流程中。6 參考文獻1 Norman E. Dowling, "Mechanical Behavior of Materials - Engineering Method for Deformation, Fracture, and Fatigue" Second Edition, Prentice-Hall International, INC., 19992Y. L. Lee, J. Pan, R. Hathaway, M. Barkey, "Fatigue Test