基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的輕型載貨汽車車架疲勞壽命預(yù)測方法研究.pdf

1、車架作為整個(gè)汽車的安裝基體，承受車內(nèi)外的各種隨機(jī)載荷，必須保證足夠的疲勞強(qiáng)度。由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳統(tǒng)的現(xiàn)場結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)費(fèi)用昂貴。而在虛擬環(huán)境中對車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞壽命仿真研究，可以大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)費(fèi)用和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。所以基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的車架疲勞壽命預(yù)測成為當(dāng)前輕型載貨車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究的一個(gè)重點(diǎn)與發(fā)展趨勢之一。
　　 本文以南京汽車集團(tuán)公司生產(chǎn)的NJ1042MDB3型雙軸輕型載貨汽車為研究對象，將動力學(xué)分析、有限元計(jì)算和

2、疲勞分析等進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，在虛擬環(huán)境中預(yù)測車架結(jié)構(gòu)的疲勞壽命，為車架的輕量化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。具體內(nèi)容包括：
　　 （1）利用三維建模軟件PROE對車體進(jìn)行三維實(shí)體建模。其中駕駛室、貨箱、發(fā)動機(jī)、動力總成及其它附件均根據(jù)汽車實(shí)際技術(shù)參數(shù)簡化為質(zhì)量塊；車架的三維實(shí)體模型根據(jù)廠商提供的二維CAD圖紙繪制，并同時(shí)完成了車架實(shí)體的取中面模型。
　　 （2）在ADAMS中建立了車體結(jié)構(gòu)的多體動力學(xué)模型，并根據(jù)中國路況按一定比例合成

3、仿真路面譜來作為輸入，計(jì)算了車架在運(yùn)行過程中受到隨機(jī)載荷的11個(gè)載荷時(shí)間歷程。
　　 （3）以有限元技術(shù)為基礎(chǔ)，利用ANSYS軟件建立了車體的有限元模型。對其進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力分析，獲得了各工況下車架的應(yīng)力影響因子。整體來看，應(yīng)力值大部分都處于較低水平，較低應(yīng)力區(qū)向較高應(yīng)力區(qū)的過渡也比較平穩(wěn)；位移值也沒有出現(xiàn)突變情況。說明了該車架結(jié)構(gòu)比較合理。
　　 （4）對車架進(jìn)行了模態(tài)分析。得到車架一、二階彎曲模態(tài)頻率分別為13.87

4、 HZ，19.53 HZ，第一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率為20.5 HZ，皆高于車輪不平衡引起的激振頻率，也低于發(fā)動機(jī)怠速頻率，避免了整體共振；車架前十階固有頻率都遠(yuǎn)離了汽車簧載質(zhì)量和非簧載質(zhì)量固有頻率所在頻率段，車架與車輪、車身產(chǎn)生共振的可能性很小，表明車架動態(tài)特性比較合理。
　　 （5）根據(jù)車架材料的S-N曲線和車架本身的特點(diǎn)擬合出了車架結(jié)構(gòu)的S-N曲線。利用MSC-FATIGUE軟件基于準(zhǔn)靜態(tài)應(yīng)力法的疲勞壽命分析技術(shù)預(yù)測了車架結(jié)構(gòu)的疲