Automobile Technology & Material
商用车车桥疲劳断裂失效原因分析
130011） （一汽解放汽车有限公司，长春 摘要：冲焊桥壳的疲劳断裂失效原因包括结构设计不合理、原材料性能不达标、焊接质量不合格、试验参数偏差、零件表面缺陷等。本研究中的桥壳总成在桥壳台架试验过程中，表现出一种非常规失效模式，针对该失效桥壳进行台架试验情况、断口形貌、金相组织以及性能等方面的失效原因分析，查找断裂原因是由于焊缝位置有预加工尖角，产生应力集中，在生产中必须重点关注，避免断裂失效发生。 关键词：车桥 桥壳 断裂 失效分析 中图分类号：U463.21 文献标识码：B Doi：10.197
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桥壳总成是商用车驱动及承载的重要组成部分，其中冲焊桥壳具有工艺简单，生产灵活等特点，在开发、生产中应用广泛。
冲焊桥壳在台架试验中的断裂失效模式常见的包括桥壳端部与轴头对焊部位断裂、桥壳校直处断裂等[1]
。在某次台架试验过程中，桥壳表现出一种非常规的断裂模式，针对该桥壳失效的模式进行了失效原因分析，针对失效原因提出了解决办法，以希望对商用车车桥总成失效原因提供指导性帮助。
2 2.1前言
台架试验及断裂失效形式
台架试验
Q/CACBD17.30802本次台架试验参照行业标准
作者简介：徐明琦（1988—），男，工程师，硕士学位，研究方向为汽车制造技术。
1998《驱动桥桥壳台架试验方法及技术100 t
要求》。试验设备为 脉动试验台，型号为
PMS-1000。标准载荷为10.5 t，载荷倍数为3
倍标
4Hz
准载荷，频率为 。试验至总成出现零件失效为止，本次试验结束。按照试验标准，在桥壳上应力较大位置粘贴应变片，加载载荷。桥壳弯曲疲劳寿命遵循对数正态分布（或韦布尔分布），取中值疲劳寿命做为评价标准。
2.2 台架试验结果
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本次台架试验试验样品为 件。试验结果如
1所示。2
表 件桥壳断裂于桥壳本体的校直处如
1 114.3 万次、104.8
图 所示，运转次数分别为 万次；
2
但一件撕裂于本体部位，如图 所示，运转次数仅
64.2
为 万次。
从化学成分分析，零件所检测的化学成分满足标准的技术要求。
3.5 材料力学性能检测
在零件原材料钢板上切取拉力试样，应用电子万能拉伸试验机，测定其力学性能，测量结果及
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判定情况如表 所示。从结果分析，零件的力学性能满足标准的技术要求。在失效零件失效位置附件取样，制作硬度试样后，应用硬度试验机，测定材料硬度，测量结果4。换算的抗拉强度满足标准的及换算关系如表
技术要求。织分析，零件所用材料满足标准的技术要求。
3.7 模拟试验
Pro/e
利用三维软件 建立桥壳几何模型，通过
NX7.0 Pro/e
与 软件数据接口，导入几何模型。桥壳本体与轴头之间连接采用网格协调重合方式，连接处的焊缝结构则采用实体构造，尽可能保证模型同实物状态一致。通过单元划分，对本体、焊缝、轴头部分进行
NX7.0 NX
网格化，前后处理在 中完成，最后利用
Nastran
完成计算求解。计算发现，失效位置集中于焊缝位置。对网格划分进行优化后，失效位置仍处于焊缝位置。
仿真结果表明，桥壳台架试验的常规断裂失效位置，应该集中在桥壳本体与轴头的焊接连接处。
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结束语
a.在桥壳台架试验过程中，当发生非常规失效
模式时，可从失效件结构分析、宏观断口形貌、微观断口形貌、材料成分、力学性能、金相组织、CAE
仿真等方面进行失效分析；
b.在正常台架试验过程中，尽量保证变量的单
1前言
在汽车制造领域，汽车覆盖件承受外部载荷作用时抵抗凹陷弯曲及局部凹痕变形、保持形状的能力称为抗凹性，它是评价和反映覆盖件表面
[1]。在追质量和使用性能的一项重要指标和特性求汽车轻量化的巨大压力下，商用车进入了轻量化的进程。瓦楞板作为货厢中质量最大的零件，成为了减重的重点。将瓦楞板由原始的普碳钢替换为高强钢进行轻量化后，塑性变形内的抗压、抗变形能力均可解决，顶板减薄会对货箱整体性能，如模态稍有降低，但仍能满足要求，而由材料弹性变形引起的刚度下降等问题，如人为按压、雪压以及行进过程中的振动等问题，是顶板采用较薄的高强钢后遗留下的问题。因此在瓦楞板减重后提高顶板刚度是亟待解决的问题。
作者简介：王秋雨（1984—），女，高级工程师，硕士学位，研究方向为货箱轻量化及材料冲压成形技术。
抗凹性主要与材料的弹性模型、厚度和结构有关，而与材料的强度无关。因此，提高材料的抗凹性，一般采用提高顶板瓦楞板的断面高度、改变顶板瓦楞板加强梁的布置等方式。
a.顶板瓦楞板的断面高度，一般而言，顶板瓦
楞板的断面高度越高，顶板的刚度越大，抗凹性能
也就越好[2]。但随着瓦楞板断面高度的增加，顶板
的质量也会增大，给顶板轻量化带来一定负面影响。同时顶板为了达到好的防水效果，一般采用冲压成形，提高瓦楞板的断面尺寸后，需要更换模
[3]。因此，一般顶板瓦楞
具，进而带来成品的升高板很少采用增加断面高度来提高顶板刚度。
b.加强梁的布置方式，瓦楞板减薄后，在顶板
上布置加强梁以提高顶板刚度是目前最行之有效的方式。加强梁的布置以及加强梁与瓦楞板的连接方式对顶板的刚度起着决定性的作用。一般将加强梁与瓦楞板构建成封闭的环形结构，最有助
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抗雪压工况仿真货箱顶板除了满足抗凹性要求外，还需要满