随着电动车高频噪声挑战加剧，玻纤增强塑料成为替代金属的关键材料。但纤维取向导致的各向异性特性，使疲劳强度评估成本陡增。我们能够利用Converse玻纤映射和S-Life疲劳强度评估工具对各向异性材料及其部件进行快速预测，实现精度和效率的平衡。
电动车NVH挑战催生材料革命
普遍问题：电动车电机/齿轮箱噪声频率达传统车型的10倍（＞300Hz），金属材料难以满足高频阻尼需求。
解决办法：使用高玻纤含量塑料兼顾强度、刚度和阻尼性能，如PA66+GF35等。
新增难点：纤维取向导致力学性能高度各向异性，需要更为合理的仿真方法。
塑料疲劳强度评估两大技术路线
塑料强度评估通常使用简化版的各向同性材料模型和高精度版的各向异性材料模型。我们通过一个PA66+GF35塑料支架的疲劳试验比较研究两种技术路线。CAE仿真分别施加了75%、100%及110%三种实测临界载荷幅值，以1E5次循环为例进行对比。
输入数据：仅准静态拉伸试验曲线
采用Oberbach经验法估算纯交变载荷下1E5次循环疲劳强度
通过均值应力修正许用应力幅值
下图为采用各向同性疲劳强度评估方法，在75%临界载荷作用下，塑料部件关键缺口处局部区域循环利用率已经达到1.43，在100%临界载荷下达到3.35，表明计算结果偏保守，破坏载荷被严重低估，引起结构过保守设计，仿真与试验的误差甚至超过40%。
注塑仿真：通过注塑仿真获取局部纤维取向
材料建模：通过MatScape构建Hill弹塑性模型，基于RVE多尺度生成不同玻纤取向的应力-应变曲线
强度评估：采用Tsai-Hill准则分方向评估应力分量利用率，动态校准R因子从而关联静/动强度
下图为采用各向异性疲劳强度评估方法，在100%临界载荷作用下，循环载荷利用率首次超过1，关键缺口处的利用率分布与各向同性模型计算结果完全不同，体现了局部纤维取向的影响。相比于各向同性模型，采用各向异性模型进行疲劳强度预测的结果更接近测试结果，指导开发能够满足设计要求的结构，实现减重优化。
小结
通过Converse将模流分析中注塑玻纤取向映射到分析模型，提高仿真置信度。
使用MatScape软件实现多尺度联合仿真，计算不同玻纤取向的应力-应变曲线。
S-Life Plastics软件能够开展玻纤增强塑料部件的疲劳强度评估，计算结果更贴近于物理试验。
对于注塑玻纤材料，推荐使用各向异性材料模型进行仿真，为300Hz以上高频NVH场景提供塑料部件量化设计依据，实现性能更好、结构更轻的产品开发。
文中提及的CAE分析软件，包括Converse、MatScape和S-Life Plastics等为德国PART Engineering公司开发，迅仿科技为国内独家代理商，负责软件销售和技术应用支持，欢迎联系洽谈。
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