车桥强度与含损伤裂纹的剩余寿命预测方法的研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得山东理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：时间：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解山东理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅；学校可以用不同方式在不同媒体上发表

2、、传播学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日山东理工大学硕士学位论文摘要摘要转向桥作为汽车底盘的重要部件之一，所受载荷大，应力状况复杂，是决定汽车安全性能的关键部件之一。目前，车桥的疲劳损伤问题日益突出，疲劳破坏已经成为前桥的主要失效形式之一。因此，前桥的强度和疲劳对汽车安全行驶具有重要影响。本文对某重型载货汽车的前桥进行了有限元分析，检验其强度和寿命是否满足要求，为其设计生产和结构改进提

3、供参考；还针对含损伤裂纹的前桥疲劳进行了分析。主要的研究工作如下：(1)对前桥进行多种工况的强度分析。依据前桥的结构和受力特点，对其进行合理简化，建立有限元模型，分析前桥处于满载弯曲、制动和转弯三种工况时的受力情况，确定不同工况下的载荷和约束，对前梁进行强度分析。结果表明，三种工况下的最大应力均没有超过材料的屈服极限，该前桥满足强度方面的要求。(2)建立S-N曲线，选取第一主应力为应力分量对前梁进行疲劳寿命分析，并采用Gerber平均应力修正法对其进行修正，得到前梁的疲劳寿命低于标准JB/T50109－1998规

4、定的80万次；并将计算结果与试验结果进行比较，进一步验证有限元分析的可靠性。(3)针对前桥的结构和应力分布对前桥进行结构改进，再进行疲劳计算。改进后前梁的疲劳寿命满足了标准要求，并且各工况下的应力都有所减小；然后对优化后的模型进行模态分析，得到前梁前6阶模态的固有频率和振型。经过分析，前梁不会由于不平路面的激振而发生共振，显示了结构改进的合理性。(4)在强度和疲劳分析的基础上，研究裂纹的各种参数对前桥疲劳寿命的影响规律。根据应力计算划定前桥的危险区，在危险区域对裂纹进行参数化建模，建立椭圆形表面裂纹；调整裂纹的方

5、向、尺寸等参数，对含不同裂纹的前梁进行疲劳分析，统计前梁的疲劳寿命。对统计的数据进行处理，分析前梁疲劳寿命随着裂纹各个参数的变化趋势，总结其对前梁疲劳寿命的影响。还对前梁含有多裂纹的情况进行了研究，分析裂纹间的间距对疲劳寿命的影响。上述研究不仅得到了该型号前桥的强度和疲劳情况，而且还得到了裂纹损伤对前桥疲劳寿命的影响情况。这为企业的实际生产提供了一定的理论依据，并且对预测车桥疲劳故障减少疲劳事故，起到一定的指导作用，而且也为其它含损伤裂纹结构的疲劳分析提供了一种值得借鉴的方法。关键词：前桥；强度分析；疲劳寿命；裂

6、纹单元I山东理工大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTFrontaxleisoneofthemostimportantpartsofautomobilechassis.Itsloadsarecomplex.Itisoneofthekeycomponentstoautomotivesafetyperformance.Atpresent,fatiguedamageproblemoftheaxlebecomesincreasinglyoutstanding.Manytrafficaccidentsarecau

7、sedbyit.Soitsreliabilityofstrengthandlifehasimportanteffectsonvehicledrivingsafety.Inthispaper,thefiniteelementanalysisiscarriedoutonthefrontaxleofsomeheavydutytruck,whichprovidescertaintheoreticalbasisforthedesignandproduction.Andthefatigueproblemwithdamagec

8、rackofthefrontaxleisstudied.Thefollowingisthemainresearchwork.(1)Strengthanalysisofvariousconditions.Basedonthestructureandmechanicalcharacteristicsofthefrontaxle,thegeometricmodelisreaso