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基于试验场实测载荷谱的皮卡车钢板弹簧疲劳损伤分析
| 论文题名： | 基于试验场实测载荷谱的皮卡车钢板弹簧疲劳损伤分析 |
| 关键词： | 皮卡车;钢板弹簧;疲劳损伤;载荷谱 |
| 摘要： | 钢板弹簧作为车辆广泛应用的弹性元件，其疲劳寿命对于行驶安全性和可靠性至关重要。目前研究者主要通过钢板弹簧国标台架试验和试验场强化道路试验来研究钢板弹簧的疲劳寿命，少有学者采用强化道路实车测试与CAE仿真相结合的方法提取钢板弹簧关键点处载荷谱评估钢板弹簧疲劳寿命，且国标台架试验和试验场试验条件下疲劳寿命评估差异性以及关联性也鲜有关注。基于此，本文以某型皮卡车钢板弹簧为研究对象，对试验场强化道路和国家标准台架试验条件下钢板弹簧疲劳问题开展研究。 依据试验场强化道路采集规范制定整车传感器分布和信号采集方案，开展强化道路实车信号采集，获取原始信号并进行数据有效性分析及信号预处理，对不同强化道路工况载荷谱进行工况重组，为后续钢板弹簧的疲劳损伤分析提供基础数据。 构建了板簧有限元模型，选用离散梁法、中性面法和多柔体法等三种建模方法建立了板簧多体动力学模型，展开刚度试验验证了板簧有限元及多体模型的正确性；搭建含有不同板簧多体模型的整车模型，并通过悬架Kamp;C特性试验和仿真校验。 应用三种钢板弹簧多体模型进行整车虚拟迭代仿真运算，获取了监测点仿真数据并与实测信号对比分析表明，离散梁模型和中性面模型虚拟迭代获取的仿真数据能够满足精度要求，而多柔体模型并不适用虚拟迭代仿真。对比离散模型与中性面模型虚拟迭代获取载荷谱时域曲线和伪损伤表明，中性面模型提取的载荷谱数值略大于离散梁模型，但综合建模难易和仿真效率等因素，本文最终选择离散梁模型虚拟迭代仿真方案，提取载荷谱开展钢板弹簧疲劳寿命分析。 基于名义应力法求取了试验场疲劳耐久测试和国家标准台架试验条件下钢板弹簧疲劳损伤，并对两种损伤结果进行对比分析。研究显示，试验场强化道路条件下钢板弹簧的疲劳损伤值大于国家标准台架试验，且最大损伤发生位置也不同，因此应基于试验场疲劳耐久检测标准预测钢板弹簧的疲劳损伤。类比强化系数定义钢板弹簧损伤相关系数，以期在数值上使用国家标准台架试验仿真的疲劳损伤来等效试验场强化道路测试，从而为研究人员在钢板弹簧设计初期进行板簧疲劳预测提供参考。 |
| 作者： | 韩用 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 董国疆;郎玉玲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 燕山大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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