某重型载货汽车车架的疲劳分析及优化

发布时间：2017-08-11 08:40

  本文关键词：某重型载货汽车车架的疲劳分析及优化

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【摘要】：重型载货汽车长期在满载或超载状态下运行,工作条件恶劣,路况复杂多变,使得汽车上受力最为复杂的车架很容易发生疲劳破坏从而导致整车无法正常行驶甚至交通事故的发生。因此,对车架的疲劳特性进行研究就显得尤为重要。论文针对某重型载货汽车的疲劳特性展开研究。论文首先在与车架相互作用的零部件上粘贴应变片,组成全桥电路,然后通过实车道路试验获得了车架的边界动态载荷,作为车架疲劳分析的载荷谱输入。然后利用ANSYS软件建立了车架的有限元模型,进行了满载弯曲、满载扭转、满载弯扭三种典型工况下的静力分析,获得了车架的应力和位移分布云图,并校核了车架的强度;然后对车架进行了自由模态分析,获得了车架前十阶固有频率和振型,并对车架的动态特性进行了初步评估;其次采用惯性释放法逐一添加单位载荷进行有限元分析,获得了与载荷谱一一对应的单个单位载荷激励下的车架应力分布,并作为车架疲劳分析的有限元结果输入。论文接着以载荷谱、有限元分析结果以及S-N曲线作为输入,利用疲劳软件nCode完成了车架基于时域的疲劳寿命分析,获得了车架的疲劳寿命云图并找到了车架的疲劳寿命危险节点。最后利用ANSYS软件完成了车架的结构优化,并再次对优化后的车架进行了疲劳寿命分析。结果表明在完成了轻量化设计之后的车架仍然具有足够的抗疲劳特性和可靠性。
【关键词】：道路试验 多体动力学仿真 有限元分析 疲劳分析 结构优化
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.32
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 论文主要研究内容12-13
• 第二章 载荷谱测试与识别-实车道路试验13-25
• 2.1 试验准备工作13-16
• 2.1.1 应变片的选用13-14
• 2.1.2 测点位置的确定14-15
• 2.1.3 应变片的粘贴15
• 2.1.4 桥盒接法15-16
• 2.2 台架试验16-19
• 2.3 道路试验19-21
• 2.4 信号数据处理21-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 整体多体动力学建模与仿真25-39
• 3.1 多体动力学概述25-27
• 3.1.1 虚拟样机技术简述25
• 3.1.2 ADAMS软件简介25
• 3.1.3 ADAMS建模基础25-27
• 3.2 整车多体动力学模型的建立27-34
• 3.2.1 模板的建立流程27-28
• 3.2.2 整车各主要总成的建立28-33
• 3.2.3 整车模型的组装33-34
• 3.3 整车多体动力学仿真34-37
• 3.4 道路试验与整车仿真的结果对比37
• 3.5 本章小结37-39
• 第四章 车架有限元模型的建立和模态分析39-49
• 4.1 有限元基础39
• 4.1.1 有限单元法概述39
• 4.1.2 ANSYS软件介绍39
• 4.2 车架有限元模型的建立39-42
• 4.2.1 车架几何模型的建立和简化39-41
• 4.2.2 车架网格划分41-42
• 4.3 车架的模态分析基础42-44
• 4.4 车架自由模态分析44-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 车架的静力特性分析49-60
• 5.1 车架的静力分析基础49-50
• 5.2 车架静态载荷的确定50-51
• 5.3 车架的静力分析51-57
• 5.3.1 满载弯曲工况静力分析51-53
• 5.3.2 满载扭转工况静力分析53-54
• 5.3.3 满载弯扭工况静力分析54-55
• 5.3.4 有限元结果与道路试验结果对比55-56
• 5.3.5 车架的强度校核56-57
• 5.4 车架在单位载荷下的应力分析57-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第六章 车架的疲劳分析及结构优化60-77
• 6.1 车架疲劳特性分析的理论基础60-65
• 6.1.1 疲劳寿命分析方法60-62
• 6.1.2 雨流计数法62
• 6.1.3 曲线62-64
• 6.1.4 Miner线性累积损伤理论64-65
• 6.2 车架的疲劳寿命预测65-70
• 6.2.1 载荷谱的获取65-66
• 6.2.2 S-N曲线的获取66-67
• 6.2.3 有限元结果的导入67
• 6.2.4 疲劳寿命分析67-70
• 6.3 车架的优化70-75
• 6.3.1 车架结构优化的理论基础71-72
• 6.3.2 车架结构的优化72-75
• 6.4 车架优化后的疲劳分析75-76
• 6.5 本章小结76-77
• 结论与展望77-79
• 参考文献79-83
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单83-84
• 致谢84

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本文编号：655205