基于实际道路载荷谱的摩托车车架等幅值疲劳试验的研究

摘要

摩托车车架是摩托车的关键部件之一。车架的疲劳强度直接影响到驾乘人员的安全和制造企业的声誉。所以，在开发初期利用室内车架疲劳试验来验证车架疲劳强度是否满足使用要求，显得格外重要。本文结合现摩托车企业主要应用的摩托车车架等幅值疲劳试验机，将道路模拟试验、疲劳有限元分析方法和疲劳损伤理论等结合起来，分析计算摩托车车架的疲劳损伤。基于疲劳损伤相等，将道路载荷产生的随机应力谱，转换为摩托车车架等幅值疲劳试验所对应的等幅值应力，从而有效地提高摩托车车架等幅值疲劳试验的精度，建立用户的使用工况与室内等幅值疲劳试验等效转换方法，这对提高设计质量、缩短开发周期有重要的理论意义和实用价值。　　 论文对某企业的摩托车在其耐久试验路段，以不同的车速，对关键点进行了应力谱和加速度数据的采集。通过对数据的分析确定碎石路，车速50km/h 工况较为恶劣。以此为车架疲劳试验等幅值载荷的转换工况。　　 运用非参数概率估计方法进行里程外推，得到了20km 应力谱的双参数雨流矩阵。利用Matlab 软件，对20km 应力谱的双参数雨流矩阵进行平均应力修正、载荷频次统计和基于应力寿命曲线计算各个载荷对应的损伤。对损失放大800倍，最终得到16000km的疲劳总损伤值。　　 基于疲劳损伤相等，16000km的疲劳损伤值和等幅值疲劳试验20万次循环的损伤一致。根据疲劳应力和寿命的关系，得到其关键点的应力值。结合ABAQUS软件计算反求等幅值疲劳试验的加载载荷。最后基于70％置信度的基础上，对三根车架进行水平工况的车架疲劳试验，与市场反馈车架架中部区域发生的断裂形式进行比较，从而验证基于实际载荷谱的摩托车车架等幅值疲劳试验具有一定的可信度。　　 通过对实际道路载荷谱转化的摩托车车架等幅值疲劳试验，建立了室内疲劳试验与用户在碎石路行驶的对应关系，提高了疲劳试验的精度，同时使疲劳试验的加载载荷有了理论依据。该工作思路同样可以运用在改进其他关重零部件简易的等幅值疲劳试验精度工作中。为企业解决摩托车车架疲劳问题和充分发挥等幅值疲劳试验的作用都有着重要的指导意义和实用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

第2章实际载荷谱的采集及室内再现

第3章摩托车整车多体动力学模型的建立

第4章室内车架疲劳试验及其仿真

第5章基于实际应力谱的等幅值疲劳试验

第6章结论与展望

致谢

参考文献

附录

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果