工程專用自卸車車架疲勞壽命分析.pdf

1、工程專用自卸車主要運(yùn)行于礦山、工地等場所，行駛路況惡劣且常在嚴(yán)重超載的工況下使用。車架是工程專用自卸車重要的承載結(jié)構(gòu)，駕駛室、液壓舉升系統(tǒng)、車廂、動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)和車橋等總成或部件通過剛性或柔性連接安裝在車架上。因此，車架的性能對整車的性能有直接影響。在進(jìn)行車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，若能比較準(zhǔn)確地預(yù)測其疲勞壽命，對防止由于車架疲勞破壞而引發(fā)的事故有著非常重要的意義。
　　隨著計(jì)算機(jī)學(xué)科和CAE技術(shù)的發(fā)展，CAE技術(shù)在車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開發(fā)階段以及整車

2、后續(xù)分析中得到了廣泛的應(yīng)用。為了預(yù)測前期開發(fā)的工程專用自卸車主副一體式車架結(jié)構(gòu)在超載工況（載重55t、70t）下的疲勞壽命，將有限元結(jié)構(gòu)分析、整車多體動(dòng)力學(xué)仿真、疲勞壽命分析等CAE技術(shù)應(yīng)用到車架結(jié)構(gòu)的分析中?？紤]到超載工況下整車試驗(yàn)的安全性，本文通過CAE技術(shù)，基于模態(tài)應(yīng)力恢復(fù)理論，分析了DT-002工程專用自卸車車架在超載工況下的疲勞壽命。
　　首先，在HyperMesh軟件中建立了DT-002自卸車車架的有限元模型，根據(jù)車架

3、構(gòu)件使用的材料賦予其材料屬性，并結(jié)合整車實(shí)際工作狀態(tài)施加邊界條件，分析了超載條件下車架在靜載彎曲、極限扭轉(zhuǎn)、舉升初（0°）和舉升最大角（45°）四種工況下的靜態(tài)特性。
　　其次對DT-002車架進(jìn)行了模態(tài)分析。去除車架有限元模型邊界條件，通過模態(tài)分析得到自由狀態(tài)下車架的模態(tài)信息后，模擬車架自由狀態(tài)進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)，以試驗(yàn)分析所得模態(tài)信息與有限元分析得到的模態(tài)信息對比，兩者間固有頻率最大誤差為5％，且各階模態(tài)振型基本吻合，驗(yàn)證了有限元模

4、型的可信性。采用部件模態(tài)綜合法（CMS）對車架有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析，并同時(shí)仿真得到車架的MNF模態(tài)中性文件和OP2模態(tài)應(yīng)力文件。
　　然后在ADAMS軟件中以柔性體車架為基體建立DT-002自卸車的剛?cè)狁詈夏Ｐ?。為了?yàn)證建立的整車動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行了DT-002自卸車道路試驗(yàn)，測得整車在公司試驗(yàn)場路和工地道路運(yùn)行時(shí)車架、車橋的振動(dòng)信號，然后進(jìn)行整車動(dòng)力學(xué)分析，驗(yàn)證了動(dòng)力學(xué)模型的可信性。結(jié)合工程專用自卸車的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，將車速控制在

5、15-20km/h，選擇D級路面進(jìn)行整車虛擬道路試驗(yàn)，提取超載條件下車架柔性體的模態(tài)位移時(shí)間歷程，作為車架疲勞壽命分析的疲勞載荷。
　　最后，基于模態(tài)應(yīng)力恢復(fù)理論，預(yù)測工程專用自卸車車架超載下的疲勞壽命。利用CMS模態(tài)分析求得的模態(tài)應(yīng)力文件和整車虛擬試驗(yàn)提取的模態(tài)位移歷程相結(jié)合作為車架疲勞載荷，結(jié)合車架疲勞特性曲線，預(yù)測車架疲勞壽命以及危險(xiǎn)區(qū)域。分析結(jié)果表明，采用本文所述方法能夠有效的分析車架的疲勞壽命，有利于指導(dǎo)車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改