牽引汽車中置提升橋殼的結構優(yōu)化及疲勞分析.pdf

1、本課題來源于包頭北奔重型汽車車橋有限公司牽引汽車新型中置提升橋的開發(fā)項目。本研究的主要目的是通過有限元仿真技術來對該產(chǎn)品進行靜、動態(tài)特性分析，進而根據(jù)疲勞壽命的要求對提升橋殼進行結構優(yōu)化，為產(chǎn)品設計提供必要參考數(shù)據(jù)。
　　在此研究中，主要應用ANSYS（APDL、Workbench）有限元軟件、ADAMS虛擬樣機仿真軟件對中置提升橋殼結構進行了靜力學分析、動態(tài)特性分析、多體動力學分析、結構優(yōu)化及疲勞分析。主要研究內(nèi)容及結果如下：<

2、br>　　（1）在三種典型工況（①越過不平路面時所受的最大垂向力；②緊急制動時所受的最大制動力；③側滑極限時所受的最大側向力）下，對原始結構尺寸下的中置提升橋進行靜力學分析。根據(jù)其相應的靜態(tài)等效應力分布及變形情況，確定出工況①為危險工況。后續(xù)研究采用了針對工況①的載荷和約束方式。
　?。?）針對提升橋殼結構所處的危險工況，引入路面不平度。在四種工況（①B級路面40km/h；②B級路面100km/h；③D級路面40kmm/h；④D級

3、路面100kmm/h）下，對牽引汽車進行虛擬樣機整車模擬動力學仿真分析，得出易產(chǎn)生共振的頻率范圍為1~80Hz，以此作為提升橋殼結構優(yōu)化的動態(tài)測量對比值。
　?。?）對原始結構尺寸的中置提升橋進行了結構動態(tài)分析。模態(tài)分析結果表明第2、3階固有頻率在共振頻率范圍內(nèi)，意味著該結構易產(chǎn)生低頻共振。諧響應分析結果表明適當增加阻尼比可有效降低該橋殼結構的沖擊載荷。瞬態(tài)動力學分析結果表明，當整車以較高速度行駛在D級路面時，橋殼結構等效應力值較

4、大。
　　（4）在滿載動載和超載動載工況下，對設定的兩種結構尺寸方案橋殼結構，采用ANSYS/Workbench結構優(yōu)化模塊進行結構優(yōu)化。計算結果表明，方案一結構優(yōu)化后的橋殼結構整體等效應力值較小。優(yōu)化壁厚為10.8mm時，其質量降低7.72％，最大等效應力降低2.90%。其第一階固有頻率為90.671Hz（高于共振頻率帶），確定其為最佳優(yōu)化方案尺寸。
　?。?）針對最佳方案尺寸的中置提升橋殼結構進行疲勞壽命分析，分別在（2