基于车轮六分力测量的某商用车车架疲劳寿命分析研究

发布时间：2020-06-16 19:14

【摘要】：耐久性作为汽车产品重要的性能指标之一,直接关系到车辆在各类工况下工作的安全性和可靠性,对整车品质和车企声誉有着重要影响。随着有限元理论、疲劳理论和测试设备的不断发展,在整车设计开发阶段进行重要零部件的耐久分析对缩短产品开发流程,降低研发成本起到重要的作用。本文以某商用车车架为研究对象,在综述了相关结构的疲劳分析研究现状的基础上,基于六分力传感器测量得到的轮心六分力信号结合虚拟迭代技术提取疲劳分析所需载荷谱,然后采用线性疲劳损伤理论进行车架的疲劳寿命分析,得到车架疲劳寿命结果和分布情况,为车架结构的优化设计提供依据。为满足疲劳分析数据需求,需要在进行实际道路试验之前确定测试信号的类型,以便于确定测试设备型号。由于设备测试误差和道路试验时的不确定因素,采集得到的测试信号首先要通过频谱分析、幅值谱分析和信号完整性的检查进行测试数据信号有效性的确定。选取有效数据信号进行去除尖峰值、去漂移、傅里叶滤波、重采样等一系列处理之后得到可用数据。基于车架三维模型生成有限元模型是进行疲劳分析的基础,合理的结构、连接关系的简化模拟对减少计算时间有着重要的影响。通过对模型刚度、模态的分析结果与实际试验结果的对比,有效验证了有限元模型的精度。分析基于六分力提取疲劳载荷谱各种思路的优缺点之后,选择以轮心垂向位移驱动代替垂向力驱动的方式提高仿真精度,为得到轮心垂向位移驱动,基于虚拟迭代的方式进行迭代求取。整车多体动力学模型是虚拟迭代及载荷谱分解的基础,为了提高模型精度,建立车架柔性体模型,并对悬架系统中的衬套、减震器等非线性构件进行试验测量,获得关键特性曲线数据。将迭代求取的轮心垂向位移信号联合六分力中剩余五个分量驱动整车模型,得到车架疲劳分析载荷谱。综合车架疲劳载荷谱、车架有限元分析结果文件、材料E-N曲线进行疲劳寿命分析,得出车架疲劳损坏危险点,为进行车架结构优化设计提供依据。为验证仿真分析结果的准确性,基于路试试验车架测量的应变信号进行局部疲劳寿命分析,将局部寿命结果与整体分析相应位置结果进行对比。本文结合实际路试试验和虚拟仿真进行车架疲劳寿命的预测分析,在保证结果精度的同时有效缩短了车架疲劳分析周期。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.32
【图文】：

牵引车,样车,路面

确定的技术路线，为得到车架疲劳寿命分析所需道路试验，获取典型路面下整车响应测试信号。型强化路面试验场测试时，由于测试路面、测试定复杂因素的影响，测试获取的信号会存在一定项和趋势项等，因此需要对测量获得的原始信号整车多体动力学模型包含了前悬架、后悬架、V，自由度数较多，在进行仿真时耗费时间较长，期，本文对采集的原始信号进行重采样处理，减面之间的过渡路面信号，只保留典型强化路面测测试信号的采集类的确定验场重型商用车耐久试验规范，确定测试车辆的车速以及测试路面的循环次数。根据实际车辆测行 9 种典型路面的信号测试，路试测试车辆如图

加速度传感器,安装位置,车架

采集部位信号类型目的车轮轴头车轮六分力获取整车仿真激励载荷。车轮轴头加速度获取轮心响应，验证载荷分解仿真激励结果。车架加速度获取车架的振动响应载荷，验证模型并评估车架结构性能。车架应变获取车架关重部位的应变响应，用于危险点强度及寿命分析2.2路试测量设备的安装及标定根据确定的试验测试信号种类，选取传感器。（1）加速度传感器：根据加速度传感器的敏感元件不同，常见的加速度传有电容式、压电式等。其中压电式传感器对于低频加速度信号的敏感度较低般用于高频大量程的测试工况，而电容式传感器具有灵敏度高受环境影响小点，虽然一般量程不大，但对于本次测试的激振频率在 80Hz 以下的工况而用量程为±50g 即可满足测量要求。本次选用的为 KISTLER 三向加速度传感感器使用双组份胶与车架进行安装固定，如图 2.2 所示。

【参考文献】