卡车驱动桥桥壳疲劳寿命研究

摘要

本文基于刚柔耦合虚拟样机对重型卡车在随机路面下车桥疲劳寿命的敏感度进行了分析，在此基础上对桥壳的疲劳寿命做出了预测，且选取受结构参数影响的性能指标进行了多目标优化，得出了一组合理的参数。通过疲劳寿命对结构参数的敏感性分析，得出最大应力幅对各结构参数的偏导数是驱动桥疲劳寿命预期的核心因素。按照某卡车汽车实际参数，利用多点约束法建立桥壳为柔体的整车刚柔耦合模型，根据多体动力学仿真得到载荷进行有限元分析。通过回归分析得到桥壳厚度、簧距、轮距三个参数对桥壳应力幅特性曲线，并分析了车速、路面对其影响。通过对比仿真曲线和疲劳试验数据并定义修正系数，使两者吻合，在此基础上对比了不同工况下桥壳关键结构参数对桥壳疲劳寿命的影响。采用坐标轮换法对单一工况和多工况下桥壳疲劳寿命进行了优化，最后采用遗传算法对桥壳的疲劳寿命、桥壳重量、整车侧倾稳定性做了多目标优化，对比两种优化方法结果，计算并通过试验验证了等效疲劳寿命。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 疲劳问题研究

1．2．2 汽车驱动桥壳疲劳寿命预估的研究现状

1．3 课题来源及主要研究内容

第2章 载重货车刚柔耦合建模

2．1 整车刚体模型建模

2．1．1 整车模型简化

2．1．2 钢板弹簧子系统建模

2．1．3 刚性驱动桥悬架建模

2．2 刚柔耦合驱动桥悬架建模

2．2．1 几何模型的建立及简化

2．2．2 网格划分及模态分析

2．2．3 模态中性文件的生成

2．2．4 模态中性文件前处理

2．2．5 刚柔耦合驱动桥悬架建模

2．3 整车装配

2．4 本章小结

第3章 动力学仿真及有限元分析

3．1 B级路面10m／s下整车刚柔耦合模型仿真及有限元分析

3．1．1 仿真设置

3．1．2 载荷时间历程分析

3．1．3 柔性体桥壳受力信息输出

3．1．4 导出载荷文件

3．1．5 有限元分析

3．2 B级路面10m／s下整车刚体模型仿真及桥壳有限元分析

3．2．1 整车刚体模型仿真

3．2．2 桥壳有限元分析及刚体和刚柔耦合模型对比

3．3 B级路面20m／s、D级路面10、20m／s柔体仿真及有限元分析

3．3．1 载荷时间历程分析

3．3．2 桥壳有限元分析

3．4 冲击路面下柔性体车桥的受力状况

3．5 本章小结

第4章 桥壳疲劳寿命分析

4．1 桥壳疲劳敏感度计算

4．2 整车仿真及验证

4．2．1 B级路面下整车仿真试验

4．2．2 B级路面车速对桥壳最大应力的影响

4．2．3 D级路面下整车仿真试验

4．2．4 D级路面车速对桥壳最大应力的影响

4．2．5 桥壳疲劳寿命敏感度计算

4．3 S-N曲线修正

4．4 B级路面20m／s工况下设计参数对桥壳疲劳寿命影响分析

4．5 综合调整系数修正

4．6 常用工况下各设计参数对桥壳疲劳寿命的影响

4．7 本章小结

第5章 桥壳疲劳寿命优化

5．1 单工况桥壳疲劳寿命优化

5．2 多工况桥壳疲劳寿命优化

5．2．1 组合工况下S-N曲线的确定

5．2．2 等效疲劳寿命计算

5．3 基于并列选择遗传算法的多目标优化

5．3．1 目标函数及约束条件

5．3．2 多目标优化及结果分析

5．3．3 优化解选取

5．4 优化结果对比

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学位论文

致谢