摘要：龙头把头的疲劳强度台架试验是模拟龙头把头在骑乘时的受力情况，找出不足进行修正大大节省了设计周期，提高了产品设计质量，是目前摩托车零部件的设计趋势。

    产品的疲劳寿命是现代设计的一个重要指标，随着市场竞争的日益激烈，用户对产品的疲劳寿命要求也越来越高。与传统的静强度设计相比，疲劳寿命设计需要了解产品的使用环境，应用现代疲劳理论，并结合试验验证，以确保所需的设计寿命。
    龙头把手是摩托车的一个重要零部件，它影响骑乘人员的舒适性和安全性。当龙头把手设计疲劳寿命不足发生疲劳断裂时，极易发生车毁人亡的惨烈后果，因此，对龙头把手进行疲劳强度验证是非常必要的。钱江摩托股份有限公司龙头把手疲劳耐久试验包括MSC.fetigue软件疲劳分析、疲劳强度台架试验及实际路试试验验证，其中，疲劳强度台架试验和MSC.fetigue软件疲劳分析能够大大缩短设计周期。本文，笔者实例介绍利用疲劳强度台架试验及MSC.fetigue软件在摩托车龙头把手设计中的应用，以供大家参考。
    摩托车实际骑乘时，龙头把手主要受骑乘者握把处的作用力，龙头把手的疲劳强度台架试验正是模拟龙头把头骑乘时的受力情况。
    首先，将龙头把手按照整车实际装配位置制作专用夹具进行固定，施力方向按照实际摩托车使用时的双手施力方向，施加的力F按公式进行计算，试验台设计时一般采用左右载荷连接，中间统一施加力F*=2F进行循环疲劳试验，受力示意图如图1所示。

    某型号龙头把手样件生产时，疲劳试验施加的载荷，按公式计算为F*=1 400 N （700 N×2），试验加载周期为2s，结果，试验循环次数在175 710次时发生断裂，把手试验台及失效图片如图2、图3所示，下面运用MSC软件对试验结果进行分析并改进。

    1 模型建立
    该型号龙头把手材料为6061铝合金，将模型离散成尺寸为2 mm的6面体单元，单元个数为49 080个，节点36 962个，模型如图2所示。该铝合金的的材料特性为：
    弹性模量：6.89×104 MPa，泊松比0.33，剪切模量2.6×104 MPa，密度2.7 ×103 kg/m3。
    边界条件：约束把手管安装座位置的3个平动自由度和旋转自由度；载荷从垂直方向旋转20°，左右各加载力F＝700 N作用在1/2握把处，如图4所示。

    2 静强度分析
    该型号龙头把手模型静强度分析结果如图5所示。

    3 疲劳分析
    疲劳失效以前所经历的应力或应变循环数称为疲劳寿命，一般用N表示。试样的疲劳寿命取决于材料的力学性能及施加的应力水平，一般来说，材料的疲劳极限强度越高，外加的应力越低，试样的疲劳寿命就越长；反之，疲劳寿命就越短；当应力低于材料的疲劳强度时，寿命可无限长。本文分析龙头把手在试验条件下的疲劳寿命，根据龙头把手材料的疲劳特性时间和台架试验循环载荷谱，来进行龙头把手的疲劳寿命分析。
    3.1材料疲劳寿命曲线
    为保证摩托车行驶安全，根据龙头把手材料6061的性能参数，取可靠度为99.9％的疲劳寿命曲线（根据极限抗拉强度UTS估算）如图6所示。

    3.2载荷数据
    试验载荷是以上述工况确定的载荷力大小进行等幅循环加载，加载周期为2s，疲劳分析中采用脉冲载荷作为载荷谱，循环谱如图7所示。

     3.3疲劳结果分析
将前面得到的龙头把手结构应力值、材料疲劳寿命曲线、试验循环载荷谱输入到MSC.fetigue软件中，得到龙头把手的疲劳寿命云图，经分析得出，疲劳危险区域是在应力值比较大、应力集中的区域开始破坏，如图8所示，与台架试验结果吻合，进一步验证了分析的可靠性。

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