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行于礦山、工地等場所，行駛路況惡劣且常在嚴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構，駕駛室、液壓舉升系統(tǒng)、車廂、動力傳動系統(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。在進行車架結構設計時，若能比較準確地預測其疲勞壽命，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。
　　隨著計算機學科和CAE技術的發(fā)展，CAE技術在車輛結構設計開發(fā)階段以及整車

2、后續(xù)分析中得到了廣泛的應用。為了預測前期開發(fā)的工程專用自卸車主副一體式車架結構在超載工況（載重55t、70t）下的疲勞壽命，將有限元結構分析、整車多體動力學仿真、疲勞壽命分析等CAE技術應用到車架結構的分析中。考慮到超載工況下整車試驗的安全性，本文通過CAE技術，基于模態(tài)應力恢復理論，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、構件使用的材料賦予其材料屬性，并結合整車實際工作狀態(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、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)進行模態(tài)試驗，以試驗分析所得模態(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行模態(tài)分析，并同時仿真得到車架的MNF模態(tài)中性文件和OP2模態(tài)應力文件。
　　然后在ADAMS軟件中以柔性體車架為基體建立DT-002自卸車的剛柔耦合模型。為了驗證建立的整車動力學模型，進行了DT-002自卸車道路試驗，測得整車在公司試驗場路和工地道路運行時車架、車橋的振動信號，然后進行整車動力學分析，驗證了動力學模型的可信性。結合工程專用自卸車的實際運行狀態(tài)，將車速控制在

5、15-20km/h，選擇D級路面進行整車虛擬道路試驗，提取超載條件下車架柔性體的模態(tài)位移時間歷程，作為車架疲勞壽命分析的疲勞載荷。
　　最后，基于模態(tài)應力恢復理論，預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)應力文件和整車虛擬試驗提取的模態(tài)位移歷程相結合作為車架疲勞載荷，結合車架疲勞特性曲線，預測車架疲勞壽命以及危險區(qū)域。分析結果表明，采用本文所述方法能夠有效的分析車架的疲勞壽命，有利于指導車架結構的優(yōu)化改