基于虛擬樣機技術的輕型載貨汽車車架疲勞壽命預測方法研究.pdf

1、車架作為整個汽車的安裝基體，承受車內外的各種隨機載荷，必須保證足夠的疲勞強度。由于其結構復雜，傳統(tǒng)的現(xiàn)場結構疲勞試驗費用昂貴。而在虛擬環(huán)境中對車架結構進行疲勞壽命仿真研究，可以大大縮短產品開發(fā)周期，降低開發(fā)費用和提高設計質量。所以基于虛擬樣機技術的車架疲勞壽命預測成為當前輕型載貨車結構設計研究的一個重點與發(fā)展趨勢之一。
　　 本文以南京汽車集團公司生產的NJ1042MDB3型雙軸輕型載貨汽車為研究對象，將動力學分析、有限元計算和

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

3、仿真路面譜來作為輸入，計算了車架在運行過程中受到隨機載荷的11個載荷時間歷程。
　　 （3）以有限元技術為基礎，利用ANSYS軟件建立了車體的有限元模型。對其進行了準靜態(tài)應力分析，獲得了各工況下車架的應力影響因子。整體來看，應力值大部分都處于較低水平，較低應力區(qū)向較高應力區(qū)的過渡也比較平穩(wěn)；位移值也沒有出現(xiàn)突變情況。說明了該車架結構比較合理。
　　 （4）對車架進行了模態(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)動機怠速頻率，避免了整體共振；車架前十階固有頻率都遠離了汽車簧載質量和非簧載質量固有頻率所在頻率段，車架與車輪、車身產生共振的可能性很小，表明車架動態(tài)特性比較合理。
　　 （5）根據車架材料的S-N曲線和車架本身的特點擬合出了車架結構的S-N曲線。利用MSC-FATIGUE軟件基于準靜態(tài)應力法的疲勞壽命分析技術預測了車架結構的疲