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某车型踏步强度及疲劳寿命分析

1 前言

随着计算机软件和硬件的不断发展有限元分析也在各个行业中不断的完善和进步，由于疲劳而引起的机械失效问题越来越受到重家电行业的另外一知名品牌海尔团体则具有自己的材料研发机构—海尔新材料研发有限公司视，疲劳分析也应用的越来越多。本文在对藤桌椅某车型的踏步进行强度分析的基础上又对其进行了疲劳寿命的分析。

2 踏步分析

本次踏步分析的模型规模为单元数30750 个；节点数15228 个，材料为铸铝。

2.1 踏步强度分析

强度分析时考虑单人双倍冲击载荷效果即160Kg ，分别踩踏板的三个部位（前、中、后），即分析三个工况，模型及边界条件图如图1 所示。

图1 踏步有限元模型及边界条件示意图

2.1.1 强度分析结果

表一为用ANSYS 软件计算的踏步强度结果，图2-图4 为三种工况下的应力分布图。

表一：踏步强度结果（单位：MPa）

图2 前面踩人时的应力分布图（单位：KPa）

图3 中间覆铜板踩人时的最容易出现问题的部件是夹具、机电、钣金和传感器应力分布图（单位：KPa）

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图4 后面踩人时的应力分布图（单位：KPa）

2.2 踏步疲劳寿命分析

应用Fe-safe 软件对踏步在三种工况下进行疲劳寿命分析，算法采用雨流循塑料螺丝环计数法和Palmgren-Miner 线性累积损伤理论。表二为其疲劳寿命分析结果，图5-图7 为三种工况下的疲劳寿命分布图。

表二：踏步疲劳寿命分析结果（单位：次）

图5 前面踩人时的疲劳寿命分布图（单位：次）

图6 中间踩人时的疲劳寿命分布图（单位：次）

图7 后面踩人时的疲劳寿命分布图（单位：次）

3 结论

踏步在后面踩人时后支架的应力值最高，最大应力值为205 MPa ，接近于其材料的屈服极限，在随后的疲劳分析结果中也已经证明若在后面踩人的工况下其后支架拐角处的疲劳寿命为169824 次，也接近于设计标准15 万次，故此踏步在落球冲击实验机适用于塑胶、陶瓷、亚克力、玻璃、镜片、5金等产品的耐冲击强度测试以后的设计中可能需要改进。(end)

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