电动轮矿用自卸车后桥壳疲劳寿命分析

摘要

随着近年来国民经济的快速发展，人们对资源的需求量也在增加。大型电动轮自卸车作为大型露天矿山的主要运输工具，采矿业的发展直接推动了其市场需求的增加。为了改变矿用自卸车长期依赖进口的局面，迫切需要具有自主知识产权的矿用自卸车的研发。
　　矿用自卸车长期工作在恶劣的环境中，恶劣的工作条件对矿用自卸车的结构性能提出较高的要求。而后桥壳作为矿用自卸车的主要承载件之一，其强度、动态特性及疲劳寿命等性能的好坏将直接影响整车的品质。本文利用多体动力学、有限元分析、疲劳寿命等技术对后桥壳的性能进行数值仿真分析。
　　（1）本文首先建立包含后桥壳柔性体的整车刚柔耦合多体动力学模型，根据矿区实际路况，以 E级路面谱作为输入，对整车进行动力学仿真分析，利用道路加速度试验验证模型的准确性，并输出后桥壳在4种工况下各铰接点处的载荷时间历程。
　　（2）建立后桥壳有限元模型，并选择合适的边界条件进行约束，根据动力学载荷分析结果施加载荷，进行后桥壳在4种工况下的强度校核，得到4种工况下的应力和位移云图。另外，对后桥壳进行模态分析得到后桥壳的固有频率及其对应的振型；通过对后桥壳进行频率响应分析，得到后桥壳危险处的单元的动态响应随频率的变化的关系。
　　（3）在后桥壳动力学和静力学分析的基础上，根据矿车的矿区实际运行工况，构建矿用自卸车后桥壳在一个工作循环内的各个主要铰接点的载荷时间历程。基于名义应力法分别对后桥壳进行在循环工况和凹坑凸台极限工况下的疲劳寿命分析，得知后桥壳在循环工况下的疲劳寿命能够满足使用要求，且疲劳损伤较大区域出现在焊缝位置。
　　（4）最后，建立了后桥壳焊缝结构有限元模型。基于焊接结构疲劳理论，针对后桥壳的焊缝结构特点，分别选用“VOLVO”方法和基于“主S-N曲线”等效结构应力法对后桥壳进行焊缝疲劳寿命分析，并根据焊缝疲劳寿命分析结果，对后桥壳进行结构改进，并验证改进结果。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第 1章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 矿用自卸车发展概况

1.3 后桥壳 CAE 技术研究概况

1.4 论文研究的主要内容

第 2章 整车刚柔耦合动力学分析

2.1 整车系统动力学建模准备

2.2 整车刚柔耦合动力学模型建立

2.3 动力学模型验证

2.4 动力学仿真分析

2.5 本章小结

第 3章 后桥壳静动特性分析

3.1 后桥壳有限元模型的建立

3.2 后桥壳静态分析结果

3.3 模型验证

3.4 后桥壳模态分析

3.5 后桥壳频率响应分析

3.6 本章小结

第 4章 后桥壳疲劳寿命分析

4.1 疲劳寿命分析的基本理论与方法

4.2 基于名义应力法的后桥壳疲劳寿命

4.3 本章小结

第 5章 后桥壳焊缝疲劳寿命分析

5.1 焊接疲劳寿命评估方法

5.2 后桥壳焊缝疲劳寿命评估方法

5.3 后桥壳焊接结构疲劳寿命分析

5.4 后桥壳结构改进

5.5 本章小结

总结与展望

参考文献

附录 A(攻读硕士学位期间发表的论文)

致谢