半掛車車架多軸疲勞壽命預測.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，車架應有足夠的彎曲剛度和強度來保證它有足夠的可靠性和壽命，同時還要盡量減少其質(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計的核心。
　　 疲勞是指金屬材料在應力或應變的反復作用下所發(fā)生的導致開裂或破壞的性能的變化。多軸疲勞特指材料

2、在多軸應力狀態(tài)下發(fā)生的疲勞破壞，相對于單軸疲勞而言，多軸疲勞在力學分析和物理機理方面都更為復雜，分析結(jié)果也更加符合實際。由車架靜態(tài)分析結(jié)果看出車架大部分處于多軸應力狀態(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)或時間。疲勞壽命預測即采用疲勞分析理論對結(jié)構(gòu)在使用工況下估算各部位的壽命值，從而為輕量化設計提供量化參考。傳統(tǒng)的設計方法是基于經(jīng)驗的設計方法，不能將很多影響因素量化考慮，從而會出現(xiàn)局部破壞而其他

3、部位強度冗余的情況，因此在半掛車車架輕量化設計中采用多軸疲勞分析方法并將壽命作為主要設計指標就顯得尤為重要。
　　 本文研究的是礦用半掛車，主要以運輸?shù)V石為主，長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)會出現(xiàn)車架縱梁斷裂的情況。針對這種情況，本文對該半掛車車架進行了疲勞壽命分析研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　 1)建立了半掛汽車列車多體動力學模型，以H級路面作為邊界條件，進行整車行車模擬，得到車架

4、載荷譜。
　　 2)根據(jù)半掛車車架的結(jié)構(gòu)特點建立了車架的有限元模型，進行了靜強度分析；對車架進行模態(tài)分析，得到車架的動態(tài)特性。
　　 3)選擇多軸疲勞分析方法Wang-Brown平均應力修正損傷模型，并考慮影響車架疲勞特性的因素對車架進行了疲勞壽命預測。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不到使用壽命要求。
　　 4)針對疲勞分析反映出來的問題，本文對該半掛車車架進行了材料、結(jié)構(gòu)與工藝優(yōu)化，對優(yōu)化