基于AWE某半挂车车架疲劳寿命分析

赵轩

摘 要：采用UG软件建立了三维模型，并应用AWE软件完成了该产品试验的疲劳分析，从仿真分析计算所得到的疲劳寿命云图中，可直观的判断出车架的疲劳发生危险区域，为其改进设计提供了依据。

关键词：AWE 车架 疲劳

中图分类号：U463.3 文献标识码：A 文章编号：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

半挂车在高速行驶过程中承受路面激励，车架在这些交变载荷作用下，会产生疲劳破坏。这种疲劳破坏严重影响半挂车的整车性能，威胁驾驶员和乘车人员的生命安全。因此，每一种新车型在试制阶段，必须进行强度和可靠性实验。传统的基于试验的疲劳强度分析，虽然比较直观、准确，但这种试验需要浪费大量的人力和物力资源，不利于缩短开发周期和降低成本，这对于企业来说是非常不利的[1]。

1 建模

本文研究过程中采用现在专业的三维绘图软件UG对实体进行建模，存储为.X_T格式并导入到AWE中。国产半挂车的纵梁在选材上一般采用16 Mn，所以对其添加材料信息，力学参数为弹性模量206 Gpa，泊松比0.3[2]。然后应用了尺寸控制方法和分网法控制对模型进行网格划分完成有限元模型的建立[3-4]。

2 循环载荷输入及约束处理

根据文献[5]中仿真数据，该文选用施加的疲劳载荷为三角正弦波，一次循环周期的应力幅值变化是：下限载荷：70 KN，上限载荷：175 KN（动载系数为2.5）。行驶速度为40 km/h，D级路面行驶状态下平均30 s内出现波峰为8次。考虑到车架运行过程中的实际情况，计算前将牵引销座处的平面确定为X，Y，Z方向的平移自由度确定为刚性约束，另外对X方向和Z方向旋转向度施加刚性约束，而Y方向旋转自由度未加约束；而将车架纵梁与悬架接触的部位（共6个面接触）Y，Z两个方向的平移自由度确定为刚性约束，而在X方向平移自由度和约束面的其余三个旋转自由度都未加约束[6]。

3 S—N曲线的选取

该文所研究车架为焊接式结构，所有纵粱的腹板与翼板之间、纵粱与横梁之间及中部的设备安装座的联结方式均为焊接式联结。对于焊接结构，疲劳失效多发生在焊接接头处，故本文着重分析车架的焊缝处的疲劳寿命。焊接接头的疲劳主要取决于焊接工艺与接头形式，与焊接母材及焊缝材料没有太大关系，因此在用名义应力法对焊接结构进行疲劳评定时，主要采用针对具体接头形式的焊接接头S—N曲线。英国标准协会（BSI）和英国能源部（UK Den）推荐了一组用于一般焊接节点的S—N曲线共有8条，称之为B、C、D、E、F、F2、G、W曲线，分别代表了一类焊接构件。

英国健康和安全委员会（HSC）在这些曲线的基础上又进一步给出了新的设计S—N曲线。根据这一标准，结合车架的焊接工艺与主要接头的联结方式，取S—N曲线为：

（1）

4 结语

因为车架的整体疲劳寿命均在1e6以上，疲劳寿命最低点出现在鹅头牵引座附近牵引销板与主纵梁接触部位的疲劳寿命最低，为8.974e5次循环，相应的在40 km/h在D级路面上连续行驶里程为2.99e5 km。

参考文献

[1] 章蕾.某特种半挂车车桥疲劳可靠性分析[D].南京：南京理工大学，2007：55-57.

[2] 刘学静.应力约束下半挂车车架的拓扑优化设计[D].大连：大连理工大学，2006：41-42.

[3] 陈金玉，杨来侠.基于ANSYS Workbench手机外壳有限元网格划分研究[J].现代制造技术与装备，2008（1）：58-60.

[4] 李兵，何正嘉，陈雪峰.ANSYS Workbench[M].清华大学出版社，2008：92-95.

[5] 韩鲁明.基于CAE技术的某半挂车车架疲劳寿命预古研究[D].南京：南京理工大学，2007：44-58.

[6] 王卫清.半挂车主纵梁强度分析与结构改进研究[D].南京：南京理工大学，2006：25-27.endprint