基于路面随机输入的轻型货车驱动桥壳动态载荷识别及可靠性评价

摘要

车桥作为货车重要承载部件，连接着车身与轮胎，传递由车轮传来的各个方向的随机载荷。同时，货车行驶工况恶劣，由此产生的疲劳破坏是桥壳的主要失效形式之一。此外，为了提升整车的动力性和燃油经济性、操纵稳定性、平顺性，并节约材料成本，在保证桥壳疲劳可靠性的基础上对其结构进行优化设计是现阶段面临的一个关键问题。传统的可靠性设计主要通过道路试验，汽车台架试验等。其成本较高，且对于解决桥壳疲劳破坏效果并不理想。因此，如何得到真实路面随机激励下的桥壳载荷谱，并进行桥壳疲劳可靠性分析评估是研究工作中的关键问题。
　　本文以某驱动桥壳为例，对路面随机输入下驱动桥壳的疲劳可靠性进行了分析及优化。首先在ANSYS中建立了某轻型货车驱动桥壳参数化有限元模型。以循环工况为例，分析了变速工况下轮胎接地点的载荷谱大小，并利用传递函数等相关公式，分解得到了路面随机输入下的桥壳动态响应特征。在ANSYS中进行随机振动分析得到桥壳应力大小。
　　在此基础上，利用Goodman准则对桥壳材料的S-N曲线进行修正，并基于Miner累计损伤准则，对桥壳在循环工况路面下的疲劳累计损伤进行了计算分析，并对其疲劳可靠性进行了评估。应用ANSYS的优化分析功能，以桥壳在一定行驶里程内的疲劳可靠性为约束条件，对桥壳进行了优化设计，调整了桥壳结构，改善了桥壳的疲劳可靠性，结果满足要求。相关方法对其它汽车结构件的可靠性设计分析具有一定的参考意义。
　　最后讨论了货车行驶速度、路面不平度、货车载荷大小等参数变化对桥壳疲劳寿命的影响，其结论具有一定的借鉴意义。
　　根据ANSYS中的APDL代码并结合VC++程序化设计语言，建立了驱动桥壳参数化设计分析平台。利用简洁方便的的操作菜单使用户能够完成桥壳从建模到分析的一系列流程。并将所生成的桥壳模型，分析结果，应力云图，优化结果等显示出来，方便观察。此平台的开发相对于传统的驱动桥壳的分析缩短了相关时间，降低了设计成本，提高了效率。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的目的及意义

1．1．1 驱动桥壳的介绍

1．1．2 驱动桥壳疲劳可靠性分析及优化分析的意义

1．2 国内外研究概况

1．3 本文研究主要内容

1．4 本文主要技术路线

第二章 驱动桥壳有限元模型的建立及随机振动分析

2．1 桥壳有限元建模

2．2 确定载荷工况和约束条件

2．2．1 NEDC循环工况

2．2．2 桥壳约束及加载

2．3 模态分析

2．4 路面随机激励下桥壳载荷谱编制方法

2．4．1 路面速度功率谱密度在车速变化时与时间频率的关系曲线的生成

2．4．2 路面传递到桥壳载荷谱的分解

2．5 路面随机输入下桥壳结构随机振动分析

2．6 本章小结

第三章 桥壳疲劳可靠性评估及结构优化设计

3．1 桥壳疲劳可靠性评估

3．1．1 桥壳疲劳损伤计算方法

3．1．2 S-N曲线的选取及修正

3．1．3 桥壳疲劳损伤计算结果

3．2 桥壳结构优化设计

3．2．1 基于疲劳约束下的优化设计的意义

3．2．2 疲劳优化分析

3．2．3 疲劳优化分析结果

3．2．4 疲劳寿命影响因素分析

3．3 本章小结

第四章 货车驱动桥壳参数化设计分析平台的建立

4．1 分析平台建立的目的及意义

4．2 基于VC++的集成控制平台的开发

4．2．1 APDL代码的编制

4．2．2 基于MFC的集成开发原理

4．2．3 软件平台实现过程

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况