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异形截面板弹簧的疲劳寿命分析

发布时间:2019-04-02 11:38
【摘要】:随着汽车行业的快速发展,汽车安全越来越受到人们的重视,汽车爆胎是严重的安全隐患之一。目前,市场上多采用安全轮胎或免充气轮胎代替普通的斜交胎,但这两种轮胎也存在一定的问题。本文基于安全轮胎及免充气轮胎的基础上提出了一种新概念轮胎——板簧轮胎,以其中的异形截面板弹簧为研究对象,在对其进行静强度分析的基础上进一步预测疲劳寿命。在理论计算方面,异形截面板弹簧属于宽板弯曲的平面应变问题。在受载过程中,发生弹性变形,基于弹性变形的基本公式,推导出弹簧片的弯矩以及曲率半径公式;板料截面简化为工字梁结构,利用组合图形的特点求解出截面的形心坐标及惯性矩公式;在满足强度要求的基础上进一步得出结构寿命的估算公式。在有限元数值模拟方面,利用PATRAN有限元分析软件建立板弹簧的有限元模型,并对其进行静载荷分析,调用NASTRAN进行求解计算,得到结构的应力云图和最大应力节点区域。结合应力的结果文件,利用FATIGUE疲劳分析软件对危险区域进行疲劳寿命分析,此过程中新建并修正了材料的S-N曲线,设置材料信息和载荷信息后,最终得到结构的疲劳寿命云图。本文主要在材料力学、有限元计算和结构疲劳寿命理论等多门学科理论的基础上,并与有限元软件和专业疲劳寿命分析软件相结合,对异形截面板弹簧进行静力学有限元分析和疲劳寿命有限元分析。
[Abstract]:With the rapid development of the automobile industry, the automobile safety is more and more important, and the automobile tire burst is one of the serious potential safety hazards. At present, in the market, a safety tire or a non-pneumatic tire is adopted instead of the ordinary skew tire, but the two tires also have certain problems. Based on the safety tire and the non-pneumatic tire, a new concept of tire _ plate spring tire is proposed, with the special-shaped cross-section plate spring as the research object, and the fatigue life is further predicted on the basis of the static strength analysis. In the aspect of theoretical calculation, the special-shaped cross-section plate spring belongs to the plane strain problem of the wide plate bending. In the process of loading, the elastic deformation, the basic formula based on the elastic deformation, the formula of the bending moment and the radius of curvature of the spring piece are derived, the section of the sheet is simplified to the I-beam structure, and the formula of the centroid and moment of inertia of the section is solved by the characteristics of the combined graph. The formula for estimating the structural life is further obtained on the basis of satisfying the strength requirement. In the aspect of finite element numerical simulation, the finite element model of the plate spring is established by using the PATRAN finite element analysis software, and the static load analysis is carried out, and the NASTRAN is called for solving and calculation to obtain the stress cloud picture and the maximum stress node area of the structure. The fatigue life of the dangerous area is analyzed by using the FATIGUE fatigue analysis software, and the S-N curve of the material is newly built and modified in the process, and the material information and the load information are set, and the fatigue life image of the structure is finally obtained. In this paper, the static finite element analysis and the finite element analysis of the fatigue life of the special-shaped cross-section plate spring are made based on the multi-gate theory such as the material mechanics, the finite element calculation and the fatigue life theory of the structure, etc., and is combined with the finite element software and the professional fatigue life analysis software.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U463.334

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