Simulation of the Spindle Coupled Multi-Axial Loading Fatigue Test of a Rear Axle

Abstract

This study aims to establish a practical method for simulating the spindle coupled multi-axis loading fatigue test of a rear axle. A dynamic finite-element model of the rear axle was constructed and validated using a static calibration test. Based on the theory and methodology of the Schenck ITFC system, a simulation process was devised which includes system identification, calculation of the input loading signals for the finite-element model, calculation of the response stress signals based on this model, calculation of the response strain signals from the corresponding stress signals, and finally, a comparison of the desired and achieved signals. The corresponding data processing programs were made using Matlab, ensuring their easy reproducibility. The desired signals were measured on the Hainan proving ground for a duration of 2441.216 s, using strain gauges and rosettes placed in important stress-prone locations of the rear axle. The results indicate that the desired signals can be reproduced comparatively accurately, ensuring that the strain distribution of the rear axle in the field can be reasonably predicted.

Предложен практический метод моделирования многоосного циклического нагружения задней оси автомобиля с учетом взаимодействия различных факторов. Разработана динамичная конечноэлементная модель задней оси и выполнена ее верификация с помощью калибровочных тестов при статическом нагружении. С использованием испытательной системы Schenck ITFC моделируется процесс, включающий идентификацию системы, вычисление входных сигналов нагрузки для конечноэлементной модели, выходных сигналов напряжения и деформации, а также сравнение расчетных сигналов с реальными. С помощью программного обеспечения Matlab реализованы легко воспроизводимые программы обработки данных. Проведено измерение динамических сигналов напряжения в течение 2,441.216 с нагружения на автомобильном стенде Hainan посредством тензодатчиков, размещенных в ключевых точках задней оси автомобиля. Получено удовлетворительное согласование между расчетным и экспериментальным распределением деформации в задней оси автомобиля.

Запропоновано практичний метод моделювання багатовісного циклічного навантаження задньої вісі автомобіля з урахуванням взаємодії різних чинників. Розроблено динамічну скінченноелементну модель задньої вісі та виконано її верифікацію за допомогою калібрувальних тестів при статичному навантаженні. Із використанням випробувальної системи Schenck ITFC моделюється процес, який включає ідентифікацію системи, обчислення вхідних сигналів навантаження для скінченноелементної моделі, вихідних сигналів напружень та деформації, а також порівняння розрахункових сигналів із реальними. За допомогою програмного забезпечення Matlab реалізовано програми обробки даних, що легко відтворюються. Проведено вимірювання динамічних сигналів напружень протягом 2441,216 с навантаження на автомобільному стенді Hainan за допомогою тензодатчиків, розміщених у ключових точках задньої вісі автомобіля. Отримано задовільний збіг розрахункового розподілу деформації у задній вісі автомобіля з експериментальним.