車(chē)橋強(qiáng)度與含損傷裂紋的剩余壽命預(yù)測(cè)方法的研究.pdf

1、轉(zhuǎn)向橋作為汽車(chē)底盤(pán)的重要部件之一，所受載荷大，應(yīng)力狀況復(fù)雜，是決定汽車(chē)安全性能的關(guān)鍵部件之一。目前，車(chē)橋的疲勞損傷問(wèn)題日益突出，疲勞破壞已經(jīng)成為前橋的主要失效形式之一。因此，前橋的強(qiáng)度和疲勞對(duì)汽車(chē)安全行駛具有重要影響。
　　本文對(duì)某重型載貨汽車(chē)的前橋進(jìn)行了有限元分析，檢驗(yàn)其強(qiáng)度和壽命是否滿(mǎn)足要求，為其設(shè)計(jì)生產(chǎn)和結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供參考；還針對(duì)含損傷裂紋的前橋疲勞進(jìn)行了分析。主要的研究工作如下：
　　(1)對(duì)前橋進(jìn)行多種工況的強(qiáng)度分析

2、。依據(jù)前橋的結(jié)構(gòu)和受力特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，建立有限元模型，分析前橋處于滿(mǎn)載彎曲、制動(dòng)和轉(zhuǎn)彎三種工況時(shí)的受力情況，確定不同工況下的載荷和約束，對(duì)前梁進(jìn)行強(qiáng)度分析。結(jié)果表明，三種工況下的最大應(yīng)力均沒(méi)有超過(guò)材料的屈服極限，該前橋滿(mǎn)足強(qiáng)度方面的要求。
　　(2)建立 S-N曲線，選取第一主應(yīng)力為應(yīng)力分量對(duì)前梁進(jìn)行疲勞壽命分析，并采用Gerber平均應(yīng)力修正法對(duì)其進(jìn)行修正，得到前梁的疲勞壽命低于標(biāo)準(zhǔn) JB/T50109－1998規(guī)定的8

3、0萬(wàn)次；并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，進(jìn)一步驗(yàn)證有限元分析的可靠性。
　　(3)針對(duì)前橋的結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分布對(duì)前橋進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，再進(jìn)行疲勞計(jì)算。改進(jìn)后前梁的疲勞壽命滿(mǎn)足了標(biāo)準(zhǔn)要求，并且各工況下的應(yīng)力都有所減?。蝗缓髮?duì)優(yōu)化后的模型進(jìn)行模態(tài)分析，得到前梁前6階模態(tài)的固有頻率和振型。經(jīng)過(guò)分析，前梁不會(huì)由于不平路面的激振而發(fā)生共振，顯示了結(jié)構(gòu)改進(jìn)的合理性。
　　(4)在強(qiáng)度和疲勞分析的基礎(chǔ)上，研究裂紋的各種參數(shù)對(duì)前橋疲勞壽命的影響規(guī)律

4、。根據(jù)應(yīng)力計(jì)算劃定前橋的危險(xiǎn)區(qū)，在危險(xiǎn)區(qū)域?qū)α鸭y進(jìn)行參數(shù)化建模，建立橢圓形表面裂紋；調(diào)整裂紋的方向、尺寸等參數(shù)，對(duì)含不同裂紋的前梁進(jìn)行疲勞分析，統(tǒng)計(jì)前梁的疲勞壽命。對(duì)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析前梁疲勞壽命隨著裂紋各個(gè)參數(shù)的變化趨勢(shì)，總結(jié)其對(duì)前梁疲勞壽命的影響。還對(duì)前梁含有多裂紋的情況進(jìn)行了研究，分析裂紋間的間距對(duì)疲勞壽命的影響。
　　上述研究不僅得到了該型號(hào)前橋的強(qiáng)度和疲勞情況，而且還得到了裂紋損傷對(duì)前橋疲勞壽命的影響情況。這為企業(yè)