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CA6120U22D1型客车车架的随机振动和疲劳分析

作　者: 匡霞
导　师: 史冬岩
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 车辆工程
关键词: 车架疲劳分析疲劳寿命随机振动功率谱密度
分类号: U463.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 262次
引　用: 2次
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内容摘要

车架是客车的主要承载结构,它的强度、刚度、动态特性和疲劳性能都直接影响着车架的安全性、舒适性、操作稳定性和使用寿命等基本性能。因此研究汽车车架的特性,在汽车设计中占有重要的地位,具有重大的经济和安全意义。长春某客车厂2003生产的CA6120U22D1型客车车架在投入生产和使用的6年内发现,有部分的车架在使用三年到五年后发现有裂纹产生。因此本文以CA6120U22D1型客车车架为研究对象,以计算机辅助设计、有限元计算和疲劳分析等仿真技术为平台,构建了车架的有限元模型,对车架进行静力分析、随机振动分析和疲劳分析,来分析车架裂纹产生的原因。首先对典型工况下的车架进行静力分析,得到车架的强度和刚度,并进行强度校核。对典型工况下的车架进行了预应力模态分析,得到车架的固有频率和振型模态特性。其次根据国标(GB7031-87)车辆振动输入-路面平度表示方法的路面分级标准,路面不平度功率谱密度,根据逆傅里叶变换原理,仿真出频域上的路面功率谱密度,对车架进行随机振动特性分析,得到车架危险部位的动态响应,找到了车架破坏的原因。最后在有限元静态和随机振动的基础上,直接把模拟的车架的动态载荷以及材料的特定S-N曲线作为疲劳分析载荷加载在车架有限元模型上,对车架进行准静态条件下的S-N疲劳分析,计算车架在特定工况下的疲劳寿命,并比对静态分析和准静态疲劳分析的车架的危险位置。并根据随机振动的结果,对最危险状态下的车架进行随机疲劳寿命分析,得到了特定工况下车架危险位置的疲劳寿命,验证了车架破坏的真正原因。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题的研究背景和意义  10-12
  1.2 国内外车架研究现状和方向  12-16
    1.2.1 车架的随机振动分析研究现状  12-14
    1.2.2 车架的疲劳分析研究现状  14-16
  1.3 本课题的主要研究内容  16-18
第2章 CA6120U22D1型客车车架模型建立  18-31
  2.1 有限元模型的简化  18-20
  2.2 有限元模型单元类型选取  20-22
  2.3 有限元模型网格划分  22-24
  2.4 有限元元模型连接方式和载荷的模拟  24-30
    2.4.1 有限元模型中焊点的处理  24
    2.4.2 垂直载荷的处理  24-26
    2.4.3 悬架模拟  26-29
    2.4.4 边界条件的模拟  29-30
  2.5 有限元模型生成  30
  2.6 本章小结  30-31
第3章 CA6120U22D1型客车车架的静力分析  31-35
  3.1 弯曲工况下车架静力分析  31-32
  3.2 扭转工况下车架静力分析  32-34
  3.3 本章小结  34-35
第4章 CA6120U22D1型客车车架随机振动分析  35-66
  4.1 客车车架预应力模态分析  35-40
    4.1.1 车架实际评价原则  36
    4.1.2 车架预应力模态分析  36-40
  4.2 客车车架随机振动分析  40-64
    4.2.1 路面随机载荷谱的获取  40-49
    4.2.2 弯曲工况下车架随机振动分析  49-56
    4.2.3 扭转工况下车架随机振动分析  56-64
  4.3 本章小结  64-66
第5章 CA6120U22D1型客车车架疲劳分析  66-82
  5.1 疲劳破坏特征  66-67
  5.2 疲劳分析理论  67-72
    5.2.1 材料的应力-寿命(S-N)曲线  67-68
    5.2.2 迈因纳累积损伤理论  68-70
    5.2.3 随机载荷的处理  70-71
    5.2.4 疲劳分析软件简介  71-72
  5.3 客车车架疲劳分析  72-80
    5.3.1 客车车架的准静态疲劳分析  72-77
    5.3.2 客车车架的随机疲劳分析  77-80
  5.4 本章小结  80-82
结论  82-84
参考文献  84-90
攻读硕士学位期间发表的论文论文和取得的科研成果  90-91
致谢  91

CA6120U22D1型客车车架的随机振动和疲劳分析

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