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矿用重型自卸车疲劳寿命评估研究

刘怀银  
【摘要】:矿用重型自卸车一般在条件较恶劣的路况或者是大型的土建类的工地上行驶。由于重型自卸车的体积较大,其承载量也较高。在随机的路面上长期行驶的重型自卸车会受到的来自路面的随机振动,其关键部件就会产生疲劳破坏,重型自卸车的关键部件主要就是车架,其使用寿命完全决定了重型自卸车的使用寿命。 首先使用有限元分析软件ANSYS建立自卸车车架及推力杆的有限元模型,并且对各个部件的不同单元类型进行连接。对矿用重型自卸车的悬架进行两种不同工况模拟,一种为杆和梁的组合结构,另一种为实际的钢板弹簧模型。前一种在划分网格的时候采用的是杆单元和梁单元划分悬架的网格,后一种采用的是体单元进行网格的划分。其次是在建立完成的自卸车有限元模型的基础上,研究重型自卸车在弯曲工况下的应力,此外还分析了自卸车车架的振动模态,避免自卸车工作在共振区域。 采用多体动力学分析软件ADAMS与有限元分析软件ANSYS相结合的方法建立了矿用重型自卸车整车刚—柔耦合动力学模型。考虑到车架的弹性,在ANSYS软件中生成了车架的模态中性文件,导入ADAMS中替换原来的刚体车架,建立整车的刚—柔耦合动力学模型。在MATLAB/SIMULINK中仿真出随机路谱导入到ADAMS软件中。在动力学仿真时,加载已经仿真出的路谱,得到车架在该路谱的运行情况下的时间载荷历程,作为疲劳计算的载荷谱。 在车架静力学和动力学的分析基础上,再根据车架材料的疲劳特性曲线S-N,利用MSC.Fatigue软件对车架进行全寿命的疲劳分析。得到车架的最小疲劳寿命,为以后的重型自卸车的设计和改进提供了参考。


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