Industry-oriented assessment of the fatigue life of thin-walled profile weldments used in the construction of bus bodies

Abstract

The paper presents findings from the intensive cooperation of the university research center with manufacturers of buses, trolleybuses, and electric buses in solving commercial projects, which are aimed, among other things, at solving the strength and fatigue life of their bodywork. The successive steps of the methodology are the creation of the MBS model of the vehicle and the simulation of its driving over an artificial standardised obstacle. The FEM model of the body is loaded with the calculated forces acting in the suspension elements (shock absorbers and air springs) and the stress responses on the critical structural nodes are calculated. Then, the S-N curves of these structural nodes are estimated or, even better, determined experimentally, and the future service stress spectra for the vehicle's design life are estimated. Using the fatigue damage accumulation hypothesis, the permissible maximum stress amplitude in the design spectrum can be determined and compared with the calculated or measured value. A case study from practice concretely documents the procedure.

Příspěvek prezentuje poznatky z intenzivní spolupráce univerzitního výzkumného centra s výrobci autobusů, trolejbusů a elektrobusů při řešení komerčních projektů, které jsou zaměřeny mimo jiné na řešení pevnosti a únavové životnosti jejich karoserií. Postupnými kroky metodiky je vytvoření MBS modelu vozidla a simulace jeho jízdy přes umělou standardizovanou překážku. MKP model karoserie je zatížen vypočtenými silami působícími v odpružených prvcích (tlumiče a vzduchové pružiny) a jsou vypočteny napěťové odezvy na kritické konstrukční uzly. Poté jsou odhadnuty křivky S-N těchto konstrukčních uzlů nebo, ještě lépe, stanoveny experimentálně, a odhadnuta budoucí spektra provozního napětí pro návrhovou životnost vozidla. Pomocí hypotézy akumulace únavového poškození lze určit přípustnou maximální amplitudu napětí v návrhovém spektru a porovnat ji s vypočtenou nebo naměřenou hodnotou. Případová studie z praxe konkrétně dokumentuje postup