大型散装物料运输半挂车改进车型的疲劳寿命预测

摘要

汽车工业在国民经济中占有重要的地位，其产量和质量也越来越被重视，但国产汽车可靠性差，一直是尚未解决的问题，其原因是汽车结构多处存在疲劳薄弱部位，特别是关键零件没有明确的疲劳寿命指标，盲目使用以致造成事故，严重地制约了汽车产品在市场上的竞争力。为此，必须对汽车零部件进行疲劳验证，对实验数据进行分析处理，尽早地预测出零部件可能的失效状态和疲劳寿命，以便及时地发现和排除潜在的不安全因素，并为汽车零件的改进提供疲劳设计参数。散装水泥半挂车是高速度运动并承载的机械，在循环变应力下的工作，其疲劳破坏是不可避免的。在车身强度和耐久性分析中，道路实验和台架实验所花费的时间较长，成本较高，而且不利于多种方案的对比，不能给设计部门及时进行反馈和提出改进建议。而本文采用CAE的方法在虚拟环境中构建一个实验平台，综合应用多体动力学计算、有限元法和疲劳分析对车身在虚拟台架上进行耐久性考核分析，不仅可以在冻结设计模型之前对各种不同方案分析对比，而且可以找到结构的薄弱环节，为设计部门提供前期支持，有效地缩短开发和实验的时间，节约设计成本。 本课题的主要工作是：利用有限元单元法对散装水泥半挂车结构进行疲劳寿命分析。文中首先利用ANSYS软件对散装水泥半挂车进行静力学分析，得出了罐体和车架的最大应力应变位置，作为疲劳分析的节点位置；然后利用模态分析得到散装水泥半挂车的振动特性，与路谱和发动机频率相比较，避免散装水泥半挂车与之产生共振现象；其次运用汽车振动原理结合路面谱特性求出散装水泥半挂车不同路面状况下的载荷谱；最终利用有限元分析软件ANSYS结合修正的材料疲劳曲线计算散装水泥半挂车的疲劳寿命循环次数；并与改进前车型疲劳寿命进行对比。针对改进后三仓车型的疲劳寿命局部较低的位置，提出优化方案，使散装水泥半挂车最终优化的三仓车型满足疲劳寿命要求。

目录

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英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3主要研究的内容

第二章散装水泥半挂车罐体疲劳分析的相关基本理论

2.1疲劳的概念

2.1.1疲劳的定义

2.1.2疲劳寿命

2.1.3疲劳的特征

2.2疲劳累积损伤理论

2.2.1 Miner线性疲劳累积损伤理论

2.2.2相对Miner法则

2.2.3损伤曲线法

2.2.4 Corten-Dolan理论

2.3疲劳寿命估算方法

2.3.1名义应力法

2.3.2局部应力法

2.3.3应力场法

2.4有限单元法

第三章散装水泥半挂车的静力学分析、模态分析

3.1散装水泥半挂车的有限元静力学分析

3.1.1散装水泥半挂车改进前后结构介绍

3.1.2散装水泥半挂车有限元模型的建立

3.1.3散装水泥半挂车的有限元网格的划分

3.1.4载荷及约束

3.1.5结果分析

3.2模态分析

3.2.1引言

3.2.2模态分析基本理论

3.2.3有限元模态分析模型

3.2.4散装水泥半挂车动态性能评估

第四章散装水泥半挂车材料特性和载荷谱的确定

4.1散装水泥半挂车材料疲劳特性曲线

4.1.1材料的S-N曲线

4.1.2影响结构疲劳的主要因素

4.1.3零件的材料参数

4.2汽车振动载荷谱

4.2.1路面不平度的统计特性

4.2.2汽车振动系统的简化

第五章散装水泥半挂车的疲劳计算

5.1改进后三仓车型的疲劳寿命计算

5.1.1改进后的三仓车型在好路上的疲劳寿命分析

5.1.2改进后的三仓车型在一般路面上的疲劳寿命分析

5.1.3改进后的三仓车型在差路上的疲劳寿命分析

5.2散装水泥半挂车改进前四仓车型的疲劳寿命计算

5.2.1改进前四仓车型的疲劳位置的确定

5.2.2改进前四仓车型在好路上的疲劳寿命

5.2.3改进前四仓车型在一般路面上的疲劳寿命

5.2.4改进前四仓车型在差路上的疲劳寿命

5.3散装水泥半挂车改进前后疲劳寿命分析及提高寿命的方法

5.3.1散装水泥半挂车改进前后的疲劳寿命对比

5.3.2提高疲劳寿命的主要方法

第六章结论与展望

6.1论文主要结论

6.2论文的不足之处

6.3展望

参考文献

致谢

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