某车型拉线支架断裂分析

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摘 要：车辆满载情况下，在坏路行车时，车轮上下跳动时拉线支架受到拉力大于材料本身的屈服极限，导致行车过程中拉线支架受力断裂。

关键词：断裂；宏观；微观；屈服极限

1 背景

1.1 在某新车型进行试验场坏路可靠性验证时，行驶1041Km后，出现驻车制动拉线支架断裂问题（该支架借用支架，原车未出现断裂现象）；

1.2 连续对2辆试验车进行满载情况下坏路路试试验，全部出现驻车制动拉线支架断裂问题，且2辆试验车驻车制动拉线支架断裂位置相同。

2 断裂原因分析

2.1 断口观察分析

2.1.1 宏观观察

①断口较平整，无明显塑性变形；②断裂起始于拉线支架装车后的前（车头）端；③裂纹起始区域及其附近裂纹扩展区域可见微弱的放射棱线特征；④裂纹扩展后期可见明显的扩展棱线。

2.1.2 微观观察

①断口裂纹源，呈点源断裂特征；②局部可见韧窝及微弱的解理断裂特征；③裂纹扩展中前期局部可见沿晶、韧窝及滑移线形貌，疲劳辉纹特征明显；④裂纹扩展中后期可见较明显的疲劳条带形貌。

结论：断裂驻车制动拉线支架无原始裂纹，断裂起始于拉线支架一端，为疲劳断裂。

2.2 支架疲劳断裂分析

2.2.1 化学成分及力学性能分析

①通过试验数据及标准要求对比分析，试验数据满足《GB/T3077-1999》中ST12的元素比例要求，因此材料的化学成分合格。②故障件批次材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率均满足标准要求。

机械性能

[ST12 ＼&抗拉强度（MPa） ＼&屈服强度 （MPa） ＼&伸长率δ（%） ＼& 标准

实测＼&270-410

306 ＼&130-280

178 ＼&≥28

42 ＼&]

2.2.2 理论计算及试验分析

对驻车制动拉线支架进行应变测量实验

应力应变试验是使用应变片采集应变数据，经过软件分析处理，得到响应的应力谱的过程。

应变：设杆件原长为l，在轴向拉力F作用下，杆长变为（l+l），则杆的轴向变形与杆件原长的比值为轴向正应变，即ε=l/ l；

应力：轴向拉压试验表明，在比例极限内，正应力σ与正应变ε成正比，即σ=E× ε，其中比例系数E称为材料的弹性模量，其值随材料而异。

根据驻车制动拉线支架开裂位置及CAE分析结果确定测量点，并在相应的测试位置粘贴应变片，装在试验车上进行路试试验。

2.2.3 试验结果：拉线支架二在行车过程中受到的最大应力为385MPa，大于材料的屈服极限280MPa，存在开裂风险。

2.2.4 问题真因：车辆满载情况下，在坏路行车时，车轮上下跳动时拉线支架受到拉力大于材料本身的屈服极限，导致行车过程中拉线支架受力断裂。

3 整改方案

结构调整：将拉线固定支架更改为活动支架，消除拉线支架受的拉力。

[状态 ＼&＼&＼&改进前状态：

拉线支架铆压在拉线上，固定不动。＼&＼&＼&改进后状态：

拉线支架套在拉线上，可以自由滑动。＼&＼&＼&]

4 效果验证

对改进后驻车制动拉线支架二进行应变测量实验：

测得改进后拉线支架受到的应力最大为121MPa，安全系数为2.3，满足使用要求。安全系数计算公式： 安全系数=屈服极限/设计应力

[车型 ＼&试验结果 ＼&安全系数 ＼&该进前

改进后 ＼&385MPa

121MPa ＼&0.7

2.3 ＼&]

5 验证结果

通过以上试验验证，将驻车制动拉线支架二由固定支架更改为活动支架确定为最终方案。对改进后产品搭载3辆试验车进行搭载路试，无问题反馈。

6 经验总结

6.1 通过本次整改验证，了解了驻车拉线模拟装车后的摆动试验方法，为后期研发过程、问题整改过程提供了试验方法；

6.2 新车型直接借用零部件时需做好充分验证；

6.3 产品借用时运用尺寸核算、台架试验及整车路试等方法进行验证，保证产品满足整车性能要求。