路面激励下车辆桥壳疲劳寿命分析技术研究

发布时间：2017-10-19 17:09

  本文关键词：路面激励下车辆桥壳疲劳寿命分析技术研究

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【摘要】：桥壳是汽车车桥的重要组成部分,受力状况复杂,且工作条件恶劣,是汽车上较易发生故障的部件。在汽车行驶过程中,桥壳既有可能在路面不平度产生的激励下发生共振破坏,又有可能因循环交变载荷的影响,在其某个薄弱位置出现疲劳破坏。因此有必要一方面对桥壳进行模态分析得到其固有频率,以判断其是否能够发生共振破坏,另一方面当汽车行驶在复杂工况道路上时,对桥壳进行路面载荷作用下的疲劳寿命预测。本文以某微型车的驱动桥壳为研究对象,提出了一种操作方便、成本低、数据可靠的方法来获取进行疲劳分析时的激励载荷。全文理论与试验相结合,确保理论研究具有充分的试验支撑,主要内容有:首先建立了某微型车驱动桥壳的有限元模型,并对其进行有限元模态分析,对分析得到的该桥壳的固有频率,同道路的载荷激励频率进行对比,以判断该桥壳是否能够发生共振。其次通过锤击模态试验法对该实体桥壳进行模态试验,得到的固有频率同有限元法得到固有频率进行对比,以验证上述结论正确与否及该有限元模型的有效性。然后使用加速度传感器采集该微型车通过搓板路、鱼鳞坑路和扭曲路时桥壳处因受到载荷冲击而产生的加速度信号,并建立和求解轮胎悬架振动系统微分方程,使用该采集到的加速度信号计算得到桥壳处所受到的力信号。最后以上述求解得到的力信号为激励载荷,使用Hyperworks中的RADIOSS模块对该桥壳进行疲劳分析得到桥壳的疲劳寿命,计算该微型车在更符合其行驶条件的这三种组合路面上能够行驶的公里数,然后根据得到的结果对桥壳提出改进方案并对该改进方案进行验证。
【关键词】：桥壳 有限元 模态分析 路谱采集 疲劳寿命
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.218.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 汽车驱动桥壳简介11-14
• 1.3 桥壳分析国内外研究现状14-15
• 1.3.1 桥壳的模态分析研究现状14
• 1.3.2 载荷谱研究现状14-15
• 1.3.3 桥壳的疲劳寿命研究现状15
• 1.4 研究意义及主要研究内容15-18
• 1.4.1 研究意义15-16
• 1.4.2 课题主要研究内容16-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 桥壳有限元模态分析19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 模型的建立19-22
• 2.2.1 几何模型建立19-20
• 2.2.2 有限元几何清理20
• 2.2.3 网格划分20-22
• 2.3 模态分析22-27
• 2.3.1 模态分析基础22-23
• 2.3.2 Hyperworks介绍23-24
• 2.3.3 模态分析结果24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 桥壳的模态试验分析28-39
• 3.1 试验主要目的28
• 3.2 试验方法28-29
• 3.3 试验仪器及软件介绍29-31
• 3.3.1 仪器及软件列表29-30
• 3.3.2 部分试验仪器介绍30-31
• 3.4 试验内容31-36
• 3.4.1 试验测试系统及设备框图31-32
• 3.4.2 测点的布置32-33
• 3.4.3 驱动桥壳的支承形式及悬挂位置33-34
• 3.4.4 激振方式34
• 3.4.5 软件操作34-36
• 3.5 结果分析36-37
• 3.6 试验中的问题分析37-38
• 3.7 本章小结38-39
• 第四章 桥壳所受路面激励载荷的获取39-53
• 4.1 前言39
• 4.2 车辆载荷谱的测试方法39-40
• 4.3 桥壳受到路面激励加速度载荷的采集40-45
• 4.3.1 测试道路40-41
• 4.3.2 试验设备41-42
• 4.3.3 试验条件42
• 4.3.4 试验数据42-45
• 4.3.5 结论45
• 4.4 驱动桥壳处所受力载荷信号的求解45-52
• 4.4.1 积分45-46
• 4.4.2 建立汽车系统状态方程46-48
• 4.4.3 求解系统微分方程48-50
• 4.4.4 作用于驱动桥上的动载荷50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 疲劳分析53-64
• 5.1 前言53
• 5.2 疲劳基本概念53-57
• 5.2.1 疲劳的定义与特点53
• 5.2.2 S -N曲线53-56
• 5.2.3 疲劳寿命预测方法56-57
• 5.3 桥壳在单位力作用下的静力分析57-58
• 5.4 组合路面载荷对桥壳的寿命影响分析58-60
• 5.5 驱动桥壳的改进60-63
• 5.5.1 改进方案的选择60-61
• 5.5.2 改进后的桥壳疲劳寿命分析61-63
• 5.6 本章小结63-64
• 结论与展望64-66
• 参考文献66-70
• 攻读学位期间取得的研究成果70-71
• 致谢71

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本文编号：1062291