本文關鍵詞：半掛牽引車牽引座結構優(yōu)化設計研究

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【摘要】：隨著我國公路運輸業(yè)的蓬勃發(fā)展,半掛牽引車作為當前物流運輸中的主要車型得到了越來越多的重視。牽引座作為半掛牽引車上的關鍵構件,不僅起著聯(lián)接牽引車和半掛車的作用,還承受車輛多種運行工況下的各種沖擊載荷。隨著半掛牽引車的運營速度不斷提高,牽引座所承受的動態(tài)載荷也不斷增加。為了節(jié)能降耗及提高企業(yè)競爭力,對牽引座的結構進行優(yōu)化設計研究,具有非常重要的理論和實際意義。首先,以QD9020牽引座為研究對象,依照其尺寸參數(shù),在CREO軟件中建立三維實體模型,適度簡化后導入ANSYS中創(chuàng)建牽引座的有限元模型。在受壓、制動、受拉三種工況下對牽引座進行強度、剛度計算,根據(jù)分析得到的應力、應變情況驗證牽引座是否滿足相關要求。根據(jù)動力學理論,對牽引座結構進行約束模態(tài)分析,并得到前10階的固有頻率和振型,判斷牽引座是否會發(fā)生共振現(xiàn)象。然后結合我國實際路況,通過MATLAB與ADAMS的聯(lián)合仿真得到牽引座在C級路面激勵下所承受的載荷譜,并將其施加在結構上表面,進行時間歷程分析。研究結果表明,牽引座結構的靜動態(tài)性能均符合相關標準,并且結構質量冗余嚴重,優(yōu)化空間較大。依據(jù)靜動態(tài)分析結果,對牽引座建立了以質量和一階固有頻率為目標函數(shù)的多目標優(yōu)化數(shù)學模型,并應用分層序列法對其進行尺寸優(yōu)化設計。最終得到牽引座的最優(yōu)解,并對優(yōu)化后的牽引座的靜動態(tài)性能進行驗證。以ANSYS n Code Designlife為平臺,結合牽引座在車輛運輸過程中的實際受載情況,利用名義應力法對優(yōu)化后的牽引座結構進行疲勞分析,驗證其疲勞可靠性。分析結果表明,在滿足約束條件下,優(yōu)化圓整后的牽引座結構質量下降了48.74 Kg,一階固有頻率提升了4.2Hz,達到了輕量化和安全性的統(tǒng)一。
【關鍵詞】：ANSYS 牽引座 有限元 優(yōu)化設計 疲勞壽命分析
【學位授予單位】：華北理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.53
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 牽引座結構簡介和工作原理11-12
• 1.2.1 牽引座結構簡介11-12
• 1.2.2 牽引座工作原理12
• 1.3 國內外牽引座發(fā)展狀況及研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 國內研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 課題研究內容14-15
• 1.5 本章小結15-16
• 第2章 半掛牽引車牽引座有限元建模16-21
• 2.1 有限元法基本思想16-17
• 2.2 牽引座結構有限元模型的建立17-19
• 2.2.1 牽引座三維實體模型的建立17
• 2.2.2 有限單元選擇17-18
• 2.2.3 有限元網(wǎng)格的劃分18-19
• 2.2.4 邊界條件的施加19
• 2.3 本章小結19-21
• 第3章 半掛牽引車牽引座有限元靜態(tài)分析21-28
• 3.1 靜力學分析基本理論21-22
• 3.2 三種典型工況分析22-27
• 3.2.1 受壓工況22-24
• 3.2.2 制動工況24-25
• 3.2.3 受拉工況25-27
• 3.3 本章小結27-28
• 第4章 半掛牽引車牽引座有限元模態(tài)分析28-35
• 4.1 模態(tài)分析理論28-29
• 4.2 模態(tài)的提取方法29
• 4.3 牽引座模態(tài)分析前處理29-30
• 4.4 模態(tài)分析結果30-34
• 4.5 本章小結34-35
• 第5章 牽引座在路面激勵作用下的結構強度分析35-46
• 5.1 路面隨機激勵時域模型35-38
• 5.2 路面激勵作用下牽引座結構強度分析38-45
• 5.3 本章小結45-46
• 第6章 半掛牽引車牽引座多目標優(yōu)化設計46-60
• 6.1 多目標優(yōu)化的理論與方法46-48
• 6.1.1 約束法46-47
• 6.1.2 分層序列法47-48
• 6.1.3 統(tǒng)一目標法48
• 6.1.4 其他算法48
• 6.2 牽引座優(yōu)化設計方案48-51
• 6.2.1 牽引座的結構參數(shù)化建模49
• 6.2.2 牽引座優(yōu)化問題數(shù)學模型49-51
• 6.3 優(yōu)化結果及分析51-55
• 6.4 優(yōu)化后牽引座靜態(tài)結構強度分析55-57
• 6.5 優(yōu)化后牽引座瞬態(tài)動力學分析57-59
• 6.6 本章小結59-60
• 第7章 半掛牽引車牽引座疲勞壽命分析60-70
• 7.1 疲勞累積損傷理論60-61
• 7.2 疲勞壽命分析方法61
• 7.3 材料的S-N曲線61-64
• 7.4 平均應力糾正法64
• 7.5 優(yōu)化后牽引座的疲勞壽命計算64-68
• 7.6 本章小結68-70
• 結論70-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75-76
• 導師簡介76-77
• 作者簡介77-78
• 學位論文數(shù)據(jù)集78

【參考文獻】

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本文編號：807269