基于虛擬樣機技術(shù)的輕型載貨汽車車架疲勞壽命預測方法研究.pdf

1、車架作為整個汽車的安裝基體，承受車內(nèi)外的各種隨機載荷，必須保證足夠的疲勞強度。由于其結(jié)構(gòu)復雜，傳統(tǒng)的現(xiàn)場結(jié)構(gòu)疲勞試驗費用昂貴。而在虛擬環(huán)境中對車架結(jié)構(gòu)進行疲勞壽命仿真研究，可以大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)費用和提高設計質(zhì)量。所以基于虛擬樣機技術(shù)的車架疲勞壽命預測成為當前輕型載貨車結(jié)構(gòu)設計研究的一個重點與發(fā)展趨勢之一。
　　 本文以南京汽車集團公司生產(chǎn)的NJ1042MDB3型雙軸輕型載貨汽車為研究對象，將動力學分析、有限元計算和

2、疲勞分析等進行有機的結(jié)合，在虛擬環(huán)境中預測車架結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，為車架的輕量化設計提供理論依據(jù)。具體內(nèi)容包括：
　　 （1）利用三維建模軟件PROE對車體進行三維實體建模。其中駕駛室、貨箱、發(fā)動機、動力總成及其它附件均根據(jù)汽車實際技術(shù)參數(shù)簡化為質(zhì)量塊；車架的三維實體模型根據(jù)廠商提供的二維CAD圖紙繪制，并同時完成了車架實體的取中面模型。
　　 （2）在ADAMS中建立了車體結(jié)構(gòu)的多體動力學模型，并根據(jù)中國路況按一定比例合成

3、仿真路面譜來作為輸入，計算了車架在運行過程中受到隨機載荷的11個載荷時間歷程。
　　 （3）以有限元技術(shù)為基礎，利用ANSYS軟件建立了車體的有限元模型。對其進行了準靜態(tài)應力分析，獲得了各工況下車架的應力影響因子。整體來看，應力值大部分都處于較低水平，較低應力區(qū)向較高應力區(qū)的過渡也比較平穩(wěn)；位移值也沒有出現(xiàn)突變情況。說明了該車架結(jié)構(gòu)比較合理。
　　 （4）對車架進行了模態(tài)分析。得到車架一、二階彎曲模態(tài)頻率分別為13.87

4、 HZ，19.53 HZ，第一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率為20.5 HZ，皆高于車輪不平衡引起的激振頻率，也低于發(fā)動機怠速頻率，避免了整體共振；車架前十階固有頻率都遠離了汽車簧載質(zhì)量和非簧載質(zhì)量固有頻率所在頻率段，車架與車輪、車身產(chǎn)生共振的可能性很小，表明車架動態(tài)特性比較合理。
　　 （5）根據(jù)車架材料的S-N曲線和車架本身的特點擬合出了車架結(jié)構(gòu)的S-N曲線。利用MSC-FATIGUE軟件基于準靜態(tài)應力法的疲勞壽命分析技術(shù)預測了車架結(jié)構(gòu)的疲