文档介绍：摘要
摘要
本文以某型半挂车车架为研究对象,以计算机辅助设计、有限元计算、多体动力
学分析等仿真技术为平台,对车架的疲劳寿命进行了预估。作者的主要工作有
对现有的主要疲劳评估理论和方法进行了分析、总结和比较,选择了适合本文研究对
象的疲劳评估理论与方法—基于频域的振动疲劳分析方法建立了车架的有限元模
型并进行了静态强度的校核分析了车架的模态特性和频率响应特性,得出了车架的
频率响应函数由多体动力学仿真获得了车架动态外载的时间历程根据车架的频率
响应函数、动态载荷的时间历程和特定的一曲线,建立了车架疲劳分析的频域模型,
预测了车架的疲劳寿命,找出了其薄弱环节,为该挂车的安全性评价和优化设计提供
了依据。
关键词车架,疲劳寿命,频域分析,有限元分析,功率谱密度,一曲线
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声明
本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果,尽我所知,在本
学位论文中,除了加以标注和致谢的部分外,不包含其他人已经发表或
公布过的研究成果,也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使
用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文
中作了明确的说明。
研究生签名决叼年月阳
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研究生签名“刁年”’日
南京理工大学硕士学位论文基于技术的某半挂车车架疲劳寿命预估研究
绪论
选题的科学意义和应用前景
材料、结构的疲劳以下简称疲劳问题虽然不是新出现的问题,但因其发生机
理的复杂性、影响因素的多样性,直至现在,人们对它还不完全了解,还处在不断的
研究探索之中。从世纪初首次发现疲劳破坏现象以来,对疲劳的研究已有两百年左
右的时间。在这段时间里,很多的工程师、学者在疲劳研究方面做了大量的工作并取
得了一定的科研成果和工程实践经验。随着人们对疲劳研究的深入和逐步了解,疲劳
特性的重要性已经越来越被重视。
年,日内瓦的国际标准化组织在《金属疲劳试验的一般原理》中给疲劳
下了一个描述性的定义川金属材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能变化叫做
疲劳。美国材料试验学会对疲劳的定义为材料在某一点或某些点上受到变化的应力或
应变,经过足够次数的变化后最终产生裂纹或完全断裂,在材料结构中局部渐进发生
的这种永久变化过程称为疲劳。一般,疲劳破坏有以下特点
疲劳破坏是循环应力或循环应变作用下的破坏。
疲劳破坏必须经历一定的载荷循环次数
零件或试件在整个疲劳过程中不发生宏观塑性变形,其断裂方式类似脆性断裂。
疲劳断口上明显存在两个区域。
据相关统计,至少有一半以上的机械破坏属于疲劳破坏,疲劳破坏是机械产品的
主要破坏形式已是一种共识。发生疲劳破坏的前提之一是结构受到的载荷是动态的交
变载荷对于车辆这样的路面移动机械,在行驶过程中会受到来自多方面的动态交变
载荷作用,其中有来自动力总成的不平衡惯性载荷、来自传动系统的振动载荷及源自
路面不平度的路面激励等,这决定了车辆行驶时零部件内部的应力为动态交变应力,
因此车辆上的很多零件的破坏形式是疲劳断裂。因此,在车辆的设计过程中,对重要
零部件进行疲劳寿命分析就显得很有必要。
目前在车辆结构的疲劳寿命分析方面,传统的方法是利用样车在试车场或道路上
进行道路试验。该方法有周期长,费用高等缺点。不仅难以快速找出问题根源,而且只
能在样车制造以后进行,即只能检验,无法预测另外一个常用手段是先从理论上分析
容易疲劳的区域,然后采集该区域在典型道路上应力时间历程信号,再结合有关材料
特性、疲劳损伤模型进行疲劳寿命的计算。但是对一些大型的、结构和载荷都很复杂
的构件而言,可能会出现疲劳热点区域不易确定或应力时间历程信号无法采集等情况,
这将给该种疲劳分析方法带来困难。
近年来,随着有限元理论的成熟、计算机运算速度的增强、以及相关软件的日益完
南京理工大学硕士学位论文墓于技术的某半挂车车架疲劳寿命预估研究
善,基于计算机辅助工程的汽车零部件的设计、分析已经成为相关领域的重要技
术手段。这使得数字化寿命预测逐渐在世界各大汽车公司得到应用。在许多情况下,分
析人员可以预测疲劳危险点的位置,比较在给定的载