[车型点评]借凯美瑞断轴事件介绍点材料力学知识

来源: 叶公好恐龙 2009-11-11 10:47:00 只看该作者 |阅读模式
刚才看了福建省中科司法鉴定中心蒋建平高工就凯美瑞断轴事件发布的检测报告(http://info.auto-m.hc360.com/2009/08/030821101137.shtml),感觉蒋工对于断裂原因的分析还不是非常到位,可能作者由于专业知识所限,在网文里面并没有对材料断裂原因断裂过程做出很具体以及有说服力的分析解释。本人稍微有一点力学知识,想就此事抛砖引玉,给大家介绍一点力学知识,或许以后会对大家有点帮助吧,本版上有一些力学以及机械专业的网友,如果有错或者需要补充的地方希望懂的网友指出来啊。
  
  只介绍力学知识,对于车的质量问题不做评价。
  
  1 断裂原因的分析
  轴断裂可能的原因有这样几个:一是受到撞击等外力突然被拉断,二是扭断,三是是疲劳断裂。所谓疲劳断裂是指在交变应力作用下经过一定次数循环后材料发生断裂,很多人小时候做过这样的事情——反复弯折铁丝最终把铁丝弄断,此时铁丝断裂方式就是疲劳断裂,对于轴类零件来说,因为转动过程中承受的负荷是交变循环应力的,因此疲劳断裂也是轴类零件最常见的断裂原因。
  
  三种断裂方式各有特点,拉断时,断裂面粗糙,如果材料塑性较好,断裂处会有比较明显的缩颈现象;扭断时,断裂面与轴的截面会有一个小于45度的夹角,断裂面粗糙;疲劳断裂时,其过程是一般在轴表面(因为轴表面承受的交变负荷最大)的缺陷处出现裂纹扩展现象,裂纹慢慢扩展,扩展到一定程度的时候因为承受不了负荷就会突然断裂,断面特点是一部分光亮一部分粗糙,光亮的原因是轴在转动的过程中裂纹两边的材料相互摩擦。
  
  从下面这张断轴照片来看,轴的断面一部分光亮,一部分粗糙,应该属于疲劳断裂。

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沙发
不能胖 2009-11-11 10:50:17 只看该作者
  疲劳断裂^^
  
  凯美瑞上市才多长时间 就疲劳了 质量还真是成问题
  2 断裂过程的分析
  从这两张图可以比较明显地看出来轴断裂的过程,从第一张图看,断面呈两部分,一部分是斜面,一部分断面垂直于轴线,如果仔细看一下可以看出,斜面部分是粗糙面,光亮带在垂直于轴线的断面上,由此可以大体上分析出断裂过程:轴因为表面缺陷或者其它原因出现了裂纹扩展现象,裂纹沿着应力最大的部位,也就是外圈扩展,裂纹扩展,相当于轴逐渐变细,当裂纹扩展到一定程度的时候,轴无法承受负荷发生断裂,此时断面是斜面,也就是说这部分应该是被扭断的。



#3
CAT板手 2009-11-11 11:40:43 只看该作者
  凯子,倒霉,弱
#4
ddnd 2009-11-11 18:48:39 只看该作者
  丰田的车是决计不能买的。
  所有的零件,无论表面加工质量有多高,拿到显微镜下观察,表面都会有大大小小的裂纹,裂纹越大,也就是表面加工质量越差,在交变应力作用下越容易出现疲劳。但只要材料承受的应力不超过材料的疲劳极限,比如说轴足够粗,这些裂纹就不会扩展。不过对于设计水平比较好的公司来说不会这样做,因为用料的增多意味着结构重量增加,成本增高,它们一般采用可靠性设计的方法,在产品的使用寿命之内不会发生疲劳断裂就行。不仅如此,还要通过提高表面加工质量、通过热处理改善材料性能等方式来提高材料的疲劳极限,以进一步减少零件尺寸降低重量和成本,但如果加工或者材料跟不上,就可能会发生这样的断轴事件。
#6
3187707 2009-11-11 19:33:02 只看该作者
  日托上来啊,解释一下啊!!!
#7
KLSDJFIO 2009-11-11 19:48:32 只看该作者
  一是受到撞击等外力突然被拉断,二是扭断,三是是疲劳断裂
  下面聊聊那根沸沸扬扬的保险杠内的防撞梁的事情,非汽车专业科班,个人理解而已。
  
  车身是一个变刚度的结构,各部分的刚度不一样,在撞击的时候刚度低的部分率先发生变形以吸收撞击能量,因此车身结构设计的时候,乘员舱部分刚度应该最高,使它在撞击的时候最后发生变形,而车头和车尾部分刚度应该低于成员舱,在撞击的时候这部分先发生变形吸收撞击能量。
  
  这根防撞梁对安全性有影响么?只要它在撞击过程中发生了变形吸收了撞击能量,就肯定对安全性提高有帮助。
  
  是不是这根梁越厚越结实越好呢?不是,举个极端的例子,如果这根梁是个实心大铁块,撞击的时候根本不会变形,撞击能量全部被其它部分吸收,那么这根梁就起不到什么保护作用,就像日粉说的那样,行人背着一块钢板还是撞不过汽车,
  
  有的车三毫米,有的1.5毫米,那么这根梁采用多厚的钢板合适呢?各车情况不一样,只要保证这根梁先于发动机舱或者后行李舱变形就行,在发动机舱或者行李舱变形之前吸收的能量越多越好。不同车型防撞梁钢板厚度不一样的原因不好说,可能是为了降低成本,也可能是发动机舱或者行李舱结构的刚度比较低,所以防撞梁的刚度要更低一些,以便保证防撞梁先变形。
  
  车上没有防撞梁,但是碰撞等级仍然达到四星五星,是不是不装防撞梁也无所谓?如果能达到很高的测试成绩,表明车身结构在保护乘员安全方面是比较好的,但是没有防撞梁会增加你的修车费用,有了防撞梁,在低速碰撞时防撞梁先吸收大部分碰撞能量,从而减少发动机舱的变形,降低维修费用。
  
  有防撞梁,是否会增加对行人碰撞的伤害?不会,防撞梁和塑料保险杠之间有一段距离,留有足够的变形空间。
#9
逆风执炬 2009-11-11 20:09:06 只看该作者
  无语!
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