基于模态频率响应的某重型车驾驶室疲劳寿命研究

摘要

结构的可靠性问题一直受到人们的关注，随着计算机技术的发展，CAE技术的成熟，使在设计阶段预测产品的疲劳寿命成为可能。利用CAE软件分析结构强度和疲劳可靠性问题，能优化产品研发周期，降低产品设计成本。
　　传统疲劳设计分析时，处理的时域数据信号无明显规律，需要很长的信号才具有统计意义。采用频率响应分析，获取固有频率附近结构的应力响应传递函数，解决了时域内信号厄长的问题，优化了运算速率。因此本文在频域内对驾驶室进行疲劳寿命分析。
　　本文以某重型车驾驶室为研究对象，首先建立驾驶室有限元网格模型，对其进行模态、静强度分析，在此基础上，分别对4个驾驶室与车架悬置连接位置进行单位加速度激励下的模态频率响应分析，获取输入和结构应力之间的传递函数;接着通过驾驶室车架刚柔耦合模型，仿真得到驾驶室悬置位置加速度功率谱密度;根据驾驶室的频响传递函数、加速度功率谱密度载荷，结合Dirlik法预测出驾驶室的疲劳寿命。计算结果与台架试验情况基本吻合，表明基于模态频率响应分析方法可以应用于驾驶室的疲劳寿命预测，为车辆零部件的疲劳寿命预测提供一定的参考依据。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 引言

1．2 选题的研究意义

1．3 疲劳寿命分析的发展现状[6-9]

1．3．1 国外疲劳分析发展历程

1．3．2 国内疲劳分析发展历程

1．4 本文主要研究内容

1．5 本章小结

2 疲劳基本理论介绍

2．1 疲劳基本理论

2．1．1 材料S-N曲线[21]

2．1．2 疲劳累积损伤[9,23]

2．2 疲劳分析方法[24-26J

2．2．1 名义应力无限设计法

2．2．2 名义应力有限设计法

2．2．3 局部应力应变分析法

2．2．4 损伤容限设计

2．2．5 疲劳强度的可靠性设计

2．3 频域内随机疲劳寿命预测技术

2．4 驾驶室疲劳寿命估算技术路线

2．6 本章小结

3 驾驶室有限元模型的建立

3．1 重型车驾驶室结构的来源

3．2 驾驶室UG模型要求

3．3 驾驶室建模的原则

3．4 驾驶室的UG模型

3．5 驾驶室有限元模型建立

3．5．1 模型几何清理

3．5．2 单元类型和焊点的选取

3．5．3 驾驶室网格划分

3．5．4 单元网格质量检查

3．6 本章小结

4 重型车驾驶室有限元分析

4．1 驾驶室模态分析

4．1．1 模态分析原理概述

4．1．2 驾驶室模态分析结果

4．2 驾驶室静力学分析

4．2．1 有限元静强度分析原理概述

4．2．2 驾驶室弯曲工况分析

4．2．3 驾驶室扭转工况分析

4．3 驾驶室频率响应分析分析

4．3．1 频率响应分析原理概述[35]

4．3．2 模态法频率响应分析[40]

4．4 本章小结

5 驾驶室车架系统仿真模型的建立与分析

5．1 多体动力学软件介绍

5．2 驾驶室车架多体动力学模型建立

5．2．1 车架柔性体模型建立

5．2．2 驾驶室建模

5．2．3 橡胶衬套和减震弹簧参数的设置

5．2．4 驾驶室车架刚柔耦合模型搭建

5．3 驾驶室载荷谱的提取

5．4 驾驶室实验室环境振动试验

5．5 仿真与试验结果分析

5．6 本章小结

6 驾驶室疲劳寿命分析

6．1 MSC．Fatigue软件介绍[54-56]

6．1．1 MSC．Fatigue软件主要应用

6．2 随机振动疲劳分析

6．3 随机振动下驾驶室响应谱分析

6．4 驾驶室疲劳寿命分析

6．4．1 材料S-N曲线的获取

6．4．2 驾驶室疲劳寿命分析结果

6．5 本章小结

7 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况