牽引汽車中置提升橋殼的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及疲勞分析.pdf

1、本課題來源于包頭北奔重型汽車車橋有限公司牽引汽車新型中置提升橋的開發(fā)項目。本研究的主要目的是通過有限元仿真技術(shù)來對該產(chǎn)品進(jìn)行靜、動態(tài)特性分析，進(jìn)而根據(jù)疲勞壽命的要求對提升橋殼進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，為產(chǎn)品設(shè)計提供必要參考數(shù)據(jù)。
　　在此研究中，主要應(yīng)用ANSYS（APDL、Workbench）有限元軟件、ADAMS虛擬樣機仿真軟件對中置提升橋殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析、動態(tài)特性分析、多體動力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及疲勞分析。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：<

2、br>　　（1）在三種典型工況（①越過不平路面時所受的最大垂向力；②緊急制動時所受的最大制動力；③側(cè)滑極限時所受的最大側(cè)向力）下，對原始結(jié)構(gòu)尺寸下的中置提升橋進(jìn)行靜力學(xué)分析。根據(jù)其相應(yīng)的靜態(tài)等效應(yīng)力分布及變形情況，確定出工況①為危險工況。后續(xù)研究采用了針對工況①的載荷和約束方式。
　?。?）針對提升橋殼結(jié)構(gòu)所處的危險工況，引入路面不平度。在四種工況（①B級路面40km/h；②B級路面100km/h；③D級路面40kmm/h；④D級

3、路面100kmm/h）下，對牽引汽車進(jìn)行虛擬樣機整車模擬動力學(xué)仿真分析，得出易產(chǎn)生共振的頻率范圍為1~80Hz，以此作為提升橋殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化的動態(tài)測量對比值。
　?。?）對原始結(jié)構(gòu)尺寸的中置提升橋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)動態(tài)分析。模態(tài)分析結(jié)果表明第2、3階固有頻率在共振頻率范圍內(nèi)，意味著該結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生低頻共振。諧響應(yīng)分析結(jié)果表明適當(dāng)增加阻尼比可有效降低該橋殼結(jié)構(gòu)的沖擊載荷。瞬態(tài)動力學(xué)分析結(jié)果表明，當(dāng)整車以較高速度行駛在D級路面時，橋殼結(jié)構(gòu)等效應(yīng)力值較

4、大。
　?。?）在滿載動載和超載動載工況下，對設(shè)定的兩種結(jié)構(gòu)尺寸方案橋殼結(jié)構(gòu)，采用ANSYS/Workbench結(jié)構(gòu)優(yōu)化模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。計算結(jié)果表明，方案一結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的橋殼結(jié)構(gòu)整體等效應(yīng)力值較小。優(yōu)化壁厚為10.8mm時，其質(zhì)量降低7.72％，最大等效應(yīng)力降低2.90%。其第一階固有頻率為90.671Hz（高于共振頻率帶），確定其為最佳優(yōu)化方案尺寸。
　　（5）針對最佳方案尺寸的中置提升橋殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命分析，分別在（2