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抗侧滚扭杆参数化设计与疲劳寿命研究
| 论文题名： | 抗侧滚扭杆参数化设计与疲劳寿命研究 |
| 关键词： | 抗侧滚扭杆;参数化设计;疲劳寿命;优化设计 |
| 摘要： | 抗侧滚扭杆装置的作用是利用扭杆变形产生车体侧向滚动的反力矩，减少车辆的侧滚角。在机械设计中需要对模型重复设计与校核，参数化CAD系统能实现重分析与设计，提高设计效率。在车辆运行过程中扭杆受到扭矩、弯矩等产生的交变应力作用;疲劳破坏是其主要的破坏形式，因而设计时必须满足疲劳寿命的要求。对于满足设计要求的产品，能否进一步减少原材料、降低成本、提高性能，结构优化设计是一种有效措施。因此，将参数化设计、载荷谱编制、疲劳寿命分析和优化设计理论串联起来对产品进行设计，具有重要的学术价值与工程实际意义。 基于SolidWorks2010平台，利用VC++开发工具对其进行二次开发完成了集参数化技术、数据库技术、自动装配技术的具有Windows界面风格的参数化设计系统;提供基于材料力学方法的扭杆刚度、强度校核计算，完成了基于相关标准的花键强度校核计算和过盈配合过盈量的计算。提出联合参数化设计方法，并验证了该方法的优点。 车辆运行工况是复杂多变的，根据实际线路情况划分类为11种典型工况;在SIMPACK软件中建立整车动力学模型仿真获得11种工况下的扭转载荷，对各工况下载荷进行雨流计数得到载荷幅值与均值，利用概率统计原理得到各工况下的均、幅值联合概率密度函数。采用权系数法由11种工况合成多工况下的二维疲劳载荷联合概率密度函数，并且扩展获得能代表抗侧滚扭杆全寿命周期的二维8×8设计谱。采用Matlab语言编制程序能直接对SIMPACK软件导出的载荷时间历程进行处理，得到载荷谱。 在ANSYS软件中对抗侧滚扭杆进行FE分析，由于需要对不同尺寸下的抗侧滚扭杆进行分析，利用APDL语言完成扭杆参数化建模、划分网格和施加边界条件与载荷等过程，并基于VC++MFC提供参数输入交互界面，且在ANSYS工具条中添加了相关自定义按钮。由强度分析结果利用Matlab语言编制程序直接对列表的应力结果文件处理，提取分析所需剪应力值。 根椐材料的P-S-N曲线，考虑应力集中系数、表面加工系数和尺寸系数等各种因素的影响，结合等寿命曲线，拟合得到P-Sa-Sm-N疲劳曲面方程。运用MM法则修正概率Miner累积损伤准则;由各节点的二维应力谱与P-Sa-Sm-N曲面方程编写程序获得扭杆的疲劳累积损伤值。 建立RBF人工神经网络模拟扭杆优化设计变量与疲劳累积损伤值、质量之间的非线性关系。以扭杆杆身直径和过渡区域圆弧半径为优化设计变量，将RBF神经网络与遗传算法相结合，寻优抗侧滚扭杆在满足疲劳寿命条件下扭杆质量的最优解，完成扭杆的优化设计。 |
| 作者： | 卢杰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 米彩盈 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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