基于AWE某半掛車車架疲勞壽命分析

趙軒

摘 要：采用UG軟件建立了三維模型，并應用AWE軟件完成了該產品試驗的疲勞分析，從仿真分析計算所得到的疲勞壽命云圖中，可直觀的判斷出車架的疲勞發生危險區域，為其改進設計提供了依據。

關鍵詞：AWE 車架 疲勞

中圖分類號：U463.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）08（c）-0094-01

Fatigue Life Analyzing of A Semi-trailer Skeleton Based on AWE

ZHAO xuan

（Liaoning Engineering Vocational College，Tieling 112000）

Abstract：The UG software was used to establish model and through AWE software analysis， From the cloud diagram of fatigue life generated by result of the fatigue simulation，we can directly and clearly determine the dangerous areas where the fatigue takes place，Therefore， these data can be used for the optinization design of skeleton to improve the quality.

Key words：AWE skeleton Fatigue

半掛車在高速行駛過程中承受路面激勵，車架在這些交變載荷作用下，會產生疲勞破壞。這種疲勞破壞嚴重影響半掛車的整車性能，威脅駕駛員和乘車人員的生命安全。因此，每一種新車型在試制階段，必須進行強度和可靠性實驗。傳統的基于試驗的疲勞強度分析，雖然比較直觀、準確，但這種試驗需要浪費大量的人力和物力資源，不利于縮短開發周期和降低成本，這對于企業來說是非常不利的[1]。

1 建模

本文研究過程中采用現在專業的三維繪圖軟件UG對實體進行建模，存儲為.X_T格式并導入到AWE中。國產半掛車的縱梁在選材上一般采用16 Mn，所以對其添加材料信息，力學參數為彈性模量206 Gpa，泊松比0.3[2]。然后應用了尺寸控制方法和分網法控制對模型進行網格劃分完成有限元模型的建立[3-4]。

2 循環載荷輸入及約束處理

根據文獻[5]中仿真數據，該文選用施加的疲勞載荷為三角正弦波，一次循環周期的應力幅值變化是：下限載荷：70 KN，上限載荷：175 KN（動載系數為2.5）。行駛速度為40 km/h，D級路面行駛狀態下平均30 s內出現波峰為8次。考慮到車架運行過程中的實際情況，計算前將牽引銷座處的平面確定為X，Y，Z方向的平移自由度確定為剛性約束，另外對X方向和Z方向旋轉向度施加剛性約束，而Y方向旋轉自由度未加約束；而將車架縱梁與懸架接觸的部位（共6個面接觸）Y，Z兩個方向的平移自由度確定為剛性約束，而在X方向平移自由度和約束面的其余三個旋轉自由度都未加約束[6]。

3 S—N曲線的選取

該文所研究車架為焊接式結構，所有縱粱的腹板與翼板之間、縱粱與橫梁之間及中部的設備安裝座的聯結方式均為焊接式聯結。對于焊接結構，疲勞失效多發生在焊接接頭處，故本文著重分析車架的焊縫處的疲勞壽命。焊接接頭的疲勞主要取決于焊接工藝與接頭形式，與焊接母材及焊縫材料沒有太大關系，因此在用名義應力法對焊接結構進行疲勞評定時，主要采用針對具體接頭形式的焊接接頭S—N曲線。英國標準協會（BSI）和英國能源部（UK Den）推薦了一組用于一般焊接節點的S—N曲線共有8條，稱之為B、C、D、E、F、F2、G、W曲線，分別代表了一類焊接構件。

英國健康和安全委員會（HSC）在這些曲線的基礎上又進一步給出了新的設計S—N曲線。根據這一標準，結合車架的焊接工藝與主要接頭的聯結方式，取S—N曲線為：

（1）

4 結語

因為車架的整體疲勞壽命均在1e6以上，疲勞壽命最低點出現在鵝頭牽引座附近牽引銷板與主縱梁接觸部位的疲勞壽命最低，為8.974e5次循環，相應的在40 km/h在D級路面上連續行駛里程為2.99e5 km。

參考文獻

[1] 章蕾.某特種半掛車車橋疲勞可靠性分析[D].南京：南京理工大學，2007：55-57.

[2] 劉學靜.應力約束下半掛車車架的拓撲優化設計[D].大連：大連理工大學，2006：41-42.

[3] 陳金玉，楊來俠.基于ANSYS Workbench手機外殼有限元網格劃分研究[J].現代制造技術與裝備，2008（1）：58-60.

[4] 李兵，何正嘉，陳雪峰.ANSYS Workbench[M].清華大學出版社，2008：92-95.

[5] 韓魯明.基于CAE技術的某半掛車車架疲勞壽命預古研究[D].南京：南京理工大學，2007：44-58.

[6] 王衛清.半掛車主縱梁強度分析與結構改進研究[D].南京：南京理工大學，2006：25-27.endprint