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原文传递某特种半挂车车架断裂原因分析研究

论文题名：	某特种半挂车车架断裂原因分析研究
关键词：	半挂车;疲劳寿命;有限元法;组合载荷谱;车架断裂
摘要：	国产某特种半挂车，广泛应用于部队长途运输履带重型装备。由于部队野战训练任务的需要，该车不仅会在高速及城市路况下使用，也经常越野行驶在路面状况较差的路段，行驶工况变化较大。在使用过程中鹅颈与牵引板连接处、悬架支架与下翼板连接处等位置经常会出现车架的断裂现象，继而导致结构破坏，不仅会影响行驶安全和半挂车的使用寿命，也会对部队执行任务的隐蔽性和时效性造成严重影响。车架作为半挂车主要的承载部件，对半挂车性能和质量具有重要影响。由于运载货物的特殊性，该特种半挂车在结构与受力特点上与通用半挂车有所不同，对翼梁的强度要求更高，且载荷分布不均匀。目前针对该类特种半挂车的理论分析与实验研究较少，因此，针对该半挂车进行疲劳寿命分析，找出导致疲劳断裂的原因，并提出改进意见，对于确定其结构薄弱环节，继而对其进行结构优化设计具有十分重要的意义。本文主要研究内容如下: 　　 (1)针对该特种半挂车车架在实际使用过程中出现的疲劳断裂现象，建立起车架的有限元模型，以承载坦克时的典型工况为边界条件，对其进行静态特性分析得到了相应的应力分布和变形情况，找到了应力集中的部位。　　 (2)进行了模态分析，获取了车架主要振型和固有频率;基于多体动力学理论，建立起整车的刚柔耦合模型，进行了整车的行车模拟。通过对车架进行随机振动分析，研究了该半挂车在典型路面工况的动态响应特性，得到了其加速度功率谱曲线，在此基础上分析了车架结构的薄弱环节和可能发生共振的频率范围，提出了结构改进建议，为该车型的设计优化提供了有益的参考。　　 (3)考虑了四种等级路面载荷谱加载顺序的影响，得到了两种更贴近于随机载荷谱的组合载荷谱，从而提高了疲劳寿命的估算精度。并通过分别计算两种组合载荷谱下车架的疲劳寿命。对比发现，采用本文推荐组合载荷谱的结果更为合理。在此基础上，考虑了表面状态对寿命的影响，重新计算，分析结果表明:结合组合载荷谱与表面状态的寿命预测方法比传统方法能够获得更加合理的预测结果。　　 (4)针对车架存在问题，着重从结构、表面状态以及材料三方面对车架进行了优化，并对优化后的车架进行了分析，结果表明该车架满足使用要求。　　本文综合应用有限元法、多体动力学和疲劳分析法对半挂车车架进行了疲劳预测，找到了该特种车架发生断裂的原因所在。并且与车架实际发生疲劳破坏的情况作对比，验证了模型的可行性，依据分析结果对车架寿命较短的部位进行了结构优化、工艺改进以及从加工原材料的选用上提出了要求，取得良好的效果，对推动特种半挂车的设计与制造具有重要的参考价值。
作者：	张润东
专业：	车辆工程
导师：	孙桓五
授予学位：	硕士
授予学位单位：	太原理工大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文