半掛車車架多軸疲勞壽命預(yù)測(cè).pdf

1、車架是半掛車的核心總成，是承受貨物、附件等所有簧上質(zhì)量的主要部件。為此，車架應(yīng)有足夠的彎曲剛度和強(qiáng)度來(lái)保證它有足夠的可靠性和壽命，同時(shí)還要盡量減少其質(zhì)量以滿足輕量化的要求。半掛車在行駛過程中車架主要承受動(dòng)態(tài)載荷，在這種載荷的作用下，車架的主要破壞形式是疲勞斷裂，其破壞強(qiáng)度往往小于材料的拉伸極限，因此疲勞是半掛車車架分析設(shè)計(jì)的核心。
　　 疲勞是指金屬材料在應(yīng)力或應(yīng)變的反復(fù)作用下所發(fā)生的導(dǎo)致開裂或破壞的性能的變化。多軸疲勞特指材料

2、在多軸應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生的疲勞破壞，相對(duì)于單軸疲勞而言，多軸疲勞在力學(xué)分析和物理機(jī)理方面都更為復(fù)雜，分析結(jié)果也更加符合實(shí)際。由車架靜態(tài)分析結(jié)果看出車架大部分處于多軸應(yīng)力狀態(tài)，因此需要采用多軸疲勞分析方法。疲勞壽命是指結(jié)構(gòu)直至破壞所作用的循環(huán)載荷的次數(shù)或時(shí)間。疲勞壽命預(yù)測(cè)即采用疲勞分析理論對(duì)結(jié)構(gòu)在使用工況下估算各部位的壽命值，從而為輕量化設(shè)計(jì)提供量化參考。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是基于經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法，不能將很多影響因素量化考慮，從而會(huì)出現(xiàn)局部破壞而其他

3、部位強(qiáng)度冗余的情況，因此在半掛車車架輕量化設(shè)計(jì)中采用多軸疲勞分析方法并將壽命作為主要設(shè)計(jì)指標(biāo)就顯得尤為重要。
　　 本文研究的是礦用半掛車，主要以運(yùn)輸?shù)V石為主，長(zhǎng)期重載并在路面不平度較高的碎石路面行駛。據(jù)調(diào)查，該半掛車在服役期內(nèi)會(huì)出現(xiàn)車架縱梁斷裂的情況。針對(duì)這種情況，本文對(duì)該半掛車車架進(jìn)行了疲勞壽命分析研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1)建立了半掛汽車列車多體動(dòng)力學(xué)模型，以H級(jí)路面作為邊界條件，進(jìn)行整車行車模擬，得到車架

4、載荷譜。
　　 2)根據(jù)半掛車車架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)建立了車架的有限元模型，進(jìn)行了靜強(qiáng)度分析；對(duì)車架進(jìn)行模態(tài)分析，得到車架的動(dòng)態(tài)特性。
　　 3)選擇多軸疲勞分析方法Wang-Brown平均應(yīng)力修正損傷模型，并考慮影響車架疲勞特性的因素對(duì)車架進(jìn)行了疲勞壽命預(yù)測(cè)。根據(jù)壽命分布得到車架疲勞薄弱部位，其壽命顯示該車架達(dá)不到使用壽命要求。
　　 4)針對(duì)疲勞分析反映出來(lái)的問題，本文對(duì)該半掛車車架進(jìn)行了材料、結(jié)構(gòu)與工藝優(yōu)化，對(duì)優(yōu)化