牽引汽車中置提升橋殼的結(jié)構(gòu)優(yōu)化及疲勞分析.pdf

1、本課題來(lái)源于包頭北奔重型汽車車橋有限公司牽引汽車新型中置提升橋的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。本研究的主要目的是通過(guò)有限元仿真技術(shù)來(lái)對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)特性分析，進(jìn)而根據(jù)疲勞壽命的要求對(duì)提升橋殼進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供必要參考數(shù)據(jù)。
　　在此研究中，主要應(yīng)用ANSYS（APDL、Workbench）有限元軟件、ADAMS虛擬樣機(jī)仿真軟件對(duì)中置提升橋殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析、動(dòng)態(tài)特性分析、多體動(dòng)力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及疲勞分析。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下：<

2、br>　?。?）在三種典型工況（①越過(guò)不平路面時(shí)所受的最大垂向力；②緊急制動(dòng)時(shí)所受的最大制動(dòng)力；③側(cè)滑極限時(shí)所受的最大側(cè)向力）下，對(duì)原始結(jié)構(gòu)尺寸下的中置提升橋進(jìn)行靜力學(xué)分析。根據(jù)其相應(yīng)的靜態(tài)等效應(yīng)力分布及變形情況，確定出工況①為危險(xiǎn)工況。后續(xù)研究采用了針對(duì)工況①的載荷和約束方式。
　?。?）針對(duì)提升橋殼結(jié)構(gòu)所處的危險(xiǎn)工況，引入路面不平度。在四種工況（①B級(jí)路面40km/h；②B級(jí)路面100km/h；③D級(jí)路面40kmm/h；④D級(jí)

3、路面100kmm/h）下，對(duì)牽引汽車進(jìn)行虛擬樣機(jī)整車模擬動(dòng)力學(xué)仿真分析，得出易產(chǎn)生共振的頻率范圍為1~80Hz，以此作為提升橋殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化的動(dòng)態(tài)測(cè)量對(duì)比值。
　　（3）對(duì)原始結(jié)構(gòu)尺寸的中置提升橋進(jìn)行了結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析。模態(tài)分析結(jié)果表明第2、3階固有頻率在共振頻率范圍內(nèi)，意味著該結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生低頻共振。諧響應(yīng)分析結(jié)果表明適當(dāng)增加阻尼比可有效降低該橋殼結(jié)構(gòu)的沖擊載荷。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析結(jié)果表明，當(dāng)整車以較高速度行駛在D級(jí)路面時(shí)，橋殼結(jié)構(gòu)等效應(yīng)力值較

4、大。
　?。?）在滿載動(dòng)載和超載動(dòng)載工況下，對(duì)設(shè)定的兩種結(jié)構(gòu)尺寸方案橋殼結(jié)構(gòu)，采用ANSYS/Workbench結(jié)構(gòu)優(yōu)化模塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。計(jì)算結(jié)果表明，方案一結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的橋殼結(jié)構(gòu)整體等效應(yīng)力值較小。優(yōu)化壁厚為10.8mm時(shí)，其質(zhì)量降低7.72％，最大等效應(yīng)力降低2.90%。其第一階固有頻率為90.671Hz（高于共振頻率帶），確定其為最佳優(yōu)化方案尺寸。
　?。?）針對(duì)最佳方案尺寸的中置提升橋殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命分析，分別在（2