發(fā)布時間：2017-09-08 09:35

  本文關(guān)鍵詞：礦用自卸車A型架焊縫不確定性分析及抗疲勞設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 礦用自卸車 焊縫 不確定理論 疲勞壽命 抗疲勞優(yōu)化

【摘要】：目前,礦用自卸車作為大型露天礦石場所主要運輸工具,其國內(nèi)市場需求較大且長期依賴進(jìn)口產(chǎn)品。為了推動礦用自卸車國產(chǎn)化和大噸位化,國家將礦用自卸車列入十六大重大技術(shù)裝備關(guān)鍵領(lǐng)域,以促進(jìn)相關(guān)企業(yè)加大研發(fā)力度。因此,運用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段對礦用自卸車進(jìn)行研究與開發(fā),能夠提升我國重大裝備制造水平,不僅符合國家政策要求,同時具有重要的工程應(yīng)用價值和經(jīng)濟效益。大噸位的礦用自卸車工作環(huán)境復(fù)雜,且行駛狀況惡劣。在路面的隨機激勵下,自卸車產(chǎn)生的隨機振動會引起自卸車結(jié)構(gòu)部件的疲勞破壞,特別是主要承載部件A型架。A型架由鋼板拼焊而成,為了確保整車的安全使用,需要準(zhǔn)確預(yù)測A型架焊縫疲勞壽命。由于操作過程難于精確控制,焊縫品質(zhì)存在一定的不確定性。礦用自卸車產(chǎn)品生產(chǎn)批量小,在實際焊接中,由于成本控制和工人水平等因素導(dǎo)致在拼焊板厚度選擇和焊縫位置布置上存在不確定情況。這些不確定性因素對A型架焊縫壽命有影響,因此,需要結(jié)合試驗、有限元數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與不確定性等相關(guān)理論對非公路大噸位礦用自卸車進(jìn)行研究。針對某國產(chǎn)礦用自卸車工作環(huán)境和特殊的結(jié)構(gòu)形式,本文結(jié)合試驗與不確定理論對礦用自卸車的A型架焊縫進(jìn)行疲勞壽命研究。同時,對A型架抗疲勞輕量化設(shè)計以及對焊縫危險位置進(jìn)行研究。主要內(nèi)容如下:1.建立了關(guān)鍵零部件A型架的三維模型及有限元模型,并進(jìn)行了實車道路試驗,獲得試驗工況下關(guān)鍵零部件的應(yīng)力分布情況。通過對關(guān)鍵零部件進(jìn)行了應(yīng)力分析,同時對比應(yīng)力分析結(jié)果和試驗結(jié)果,驗證了關(guān)鍵零部件A型架有限元模型的準(zhǔn)確性。構(gòu)建了礦用自卸車動力學(xué)模型。通過實車道路加速度試驗,與動力學(xué)仿真對比驗證了模型的準(zhǔn)確性。同時根據(jù)礦山實際作業(yè)場的道路條件,構(gòu)建了符合實際情況的循環(huán)工況,并以此獲取了A型架的載荷譜,為其疲勞壽命預(yù)測奠定了基礎(chǔ)。2.通過基于應(yīng)變控制的焊縫疲勞壽命試驗,獲取了A型架材料的ε-N曲線,根據(jù)焊縫材料疲勞壽命試驗獲得的材料循環(huán)σ-ε曲線和ε-N曲線,考慮焊縫材料參數(shù)的不確定性對其疲勞壽命的影響,將材料參數(shù)進(jìn)行區(qū)間不確定性處理�；诤缚p疲勞參數(shù)的不確定性特征,對A型架焊縫進(jìn)行疲勞壽命分析。3.本文考慮焊縫疲勞參數(shù)的不確定性,將焊縫材料疲勞參數(shù)作為區(qū)間變量。同時選擇A型架板厚作為設(shè)計變量,將結(jié)構(gòu)質(zhì)量最小和壽命最高作為優(yōu)化目標(biāo),建立A型架抗疲勞設(shè)計模型,得到最優(yōu)板厚。4.基于A型架抗疲勞輕量化設(shè)計結(jié)果,發(fā)現(xiàn)局部焊縫位置疲勞壽命較低�？紤]通過焊縫位置優(yōu)化設(shè)計,疲勞參數(shù)作為不確定變量,需求合適的焊縫位置。
【關(guān)鍵詞】：礦用自卸車 焊縫 不確定理論 疲勞壽命 抗疲勞優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題研究背景及意義12-14
• 1.2 疲勞壽命研究概況14-15
• 1.3 不確定性問題研究概況15-17
• 1.4 抗疲勞輕量化研究現(xiàn)狀17-18
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容18-20
• 第2章A型架有限元模型建立及載荷譜獲取20-39
• 2.1 A型架有限元模型建立20-22
• 2.1.1 三維模型的建立與簡化20-21
• 2.1.2 網(wǎng)格劃分及邊界條件21-22
• 2.2 礦用自卸車A型架應(yīng)力試驗22-24
• 2.2.1 試驗測點布置22-23
• 2.2.2 數(shù)據(jù)處理方法23-24
• 2.3 關(guān)鍵零部件應(yīng)力分析與驗證24-26
• 2.3.1 關(guān)鍵零部件應(yīng)力分析24-25
• 2.3.2 A型架有限元模型驗證25-26
• 2.4 礦用自卸車動力學(xué)建模及載荷譜獲取26-38
• 2.4.1 礦用自卸車動力學(xué)模型建立26-30
• 2.4.2 輪胎和路面建模30-31
• 2.4.3 整車模型建立及驗證31-34
• 2.4.4 A型架多工況載荷譜獲取34-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第3章 基于焊縫品質(zhì)不確定性的A型架焊縫疲勞壽命預(yù)測39-54
• 3.1 疲勞壽命分析方法39-42
• 3.1.1 疲勞壽命預(yù)測方法39-41
• 3.1.2 焊縫疲勞壽命影響因素41-42
• 3.2 焊縫材料性能試驗42-46
• 3.2.1 焊接試件制備42-43
• 3.2.2 焊接接頭力學(xué)性能試驗43-44
• 3.2.3 基于應(yīng)變控制的焊接接頭疲勞壽命試驗44-46
• 3.3 基于局部應(yīng)力應(yīng)變法的A型架焊縫疲勞壽命預(yù)測46-50
• 3.3.1 焊縫材料疲勞曲線的獲取46-48
• 3.3.2 ε-N曲線的修正48-49
• 3.3.3 基于局部應(yīng)力應(yīng)變法的焊縫疲勞壽命預(yù)測49-50
• 3.4 基于不確定理論的焊縫疲勞壽命預(yù)測50-53
• 3.4.1 區(qū)間數(shù)學(xué)基本理論50-51
• 3.4.2 ε-N曲線參數(shù)區(qū)間處理51
• 3.4.3 焊縫疲勞壽命區(qū)間預(yù)測51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第4章 基于焊縫品質(zhì)不確定性的A型架抗疲勞板厚設(shè)計54-67
• 4.1 不確定性抗疲勞設(shè)計方法54-60
• 4.1.1 不確定性優(yōu)化方法54-55
• 4.1.2 區(qū)間不確定性優(yōu)化的描述55-58
• 4.1.3 試驗設(shè)計方法58-59
• 4.1.4 響應(yīng)面法59-60
• 4.2 目標(biāo)函數(shù)與設(shè)計變量的確定60-62
• 4.2.1 目標(biāo)函數(shù)的確定60-61
• 4.2.2 區(qū)間變量與設(shè)計變量確定61-62
• 4.3 基于焊縫不確定的A型架抗疲勞板厚設(shè)計62-66
• 4.3.1 A型架抗疲勞板厚設(shè)計分析流程62-63
• 4.3.2 獲取基于響應(yīng)面法的A型架抗疲勞板厚設(shè)計模型63-65
• 4.3.3 A型架抗疲勞板厚設(shè)計結(jié)果65-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第5章 基于最優(yōu)板厚的A型架焊縫位置研究67-76
• 5.1 應(yīng)力集中對A型架疲勞壽命影響67-68
• 5.1.1 應(yīng)力集中對疲勞性能的影響67
• 5.1.2 A型架應(yīng)力集中分析67-68
• 5.2 A型架危險焊縫位置不確定設(shè)計68-74
• 5.2.1 目標(biāo)函數(shù)的確定68-69
• 5.2.2 不確定變量與優(yōu)化變量確定69-70
• 5.2.3 A型架焊縫位置設(shè)計70-72
• 5.2.4 A型架危險焊縫位置設(shè)計結(jié)果72-74
• 5.3 A型架危險焊縫布置與分析74-75
• 5.3.1 A型架危險焊縫布置74
• 5.3.2 A型架疲勞壽命分析74-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-78
• 參考文獻(xiàn)78-83
• 致謝83-84
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間參與的科研項目84

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本文編號：813267