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牵引座动态疲劳试验仿真分析

发布日期:2020-08-12  来源:专用汽车杂志  浏览次数:94
核心提示:基于GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》中相关试验要求及试验方法,建立牵引座动态试验有限元分析模型,基于名义应力法,利用疲劳分析软件对模型进行疲劳仿

基于GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》中相关试验要求及试验方法,建立牵引座动态试验有限元分析模型,基于名义应力法,利用疲劳分析软件对模型进行疲劳仿真分析,以验证牵引座模型结构是否符合标准要求,为牵引座动态疲劳试验提供参考依据。


一、载荷及工况确定


(1)工况分析

工况:GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》标准中5.3.1.2、5.3.1.3;

试验频率要求:试验频率应不超过35HZ;

加载方式:两个方向同时加载。


(2)载荷计算

GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》标准要求,对于50号牵引座进行动态疲劳试验时,需在两个方向同时施加交变载荷,其中5.3.1.2中规定施加FVt,方向如图1所示,作为工况一载荷输入;5.3.1.3中规定用牵引销牵引施加Fht,方向如图1所示,作为工况二载荷输入。 


      

  式中,g——重力加速度,为9.81m/s2

        U——半挂车装载到其最大设计总质量时,垂直施加在牵引座上的质量,单位为吨(t)

        D——牵引车与半挂车之间产生的纵向力的计算值,单位为千牛(KN)

        R——由牵引座牵引的半挂车的最大设计总质量,单位为吨(t)

        T——用于牵引半挂车的牵引车的最大设计总质量,单位为吨(t)


根据GB1589-2016《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限制》中相关规定,通过计算得到 U,D,FVt,Fht。



图1 标准规定动态加载示意图


二、 材料特性


牵引座主体结构均采用Q345材料(表1),根据试验室得到的材料SN曲线(图2)以及Q345的材料特性,在软件中拟合得到材料的SN曲线如图3所示。

 

表1  Q345材料特性



图2 Q345试验SN曲线


图3 软件拟合SN曲线


三、有限元模型


依据动态试验工况分析结果,在软件中建立有限元及疲劳仿真模型(图4至图5),基于名义应力法建立疲劳仿真分析,需先进行静力学仿真分析,结合两个方向的载荷谱(图6至图7),在疲劳分析软件中进行分析。

 

图4 有限元仿真模型


图5 疲劳仿真模型

 

图6 竖直载荷谱曲线


图7 水平载荷谱曲线


四、单元载荷下静力分析结果


两个方向力在单元载荷下应力分析结果如图8至图9所示,竖直方向最大应力为0.0035MPa,水平方向最大应力为0.0020MPa。


图8 竖直方向单元载荷下应力云图


图9 水平方向单元载荷下应力云图  


五、结果分析


疲劳分析结果如图10至图11所示, GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》 规定的动态试验载荷循环次数不得小于2×106,依据此值过滤疲劳分析寿命结果,在鞍座包箱焊接位置的部分单元(图中红色区域),疲劳寿命次数为略小于2×106 此处的损伤也最大达到7.62,但牵引座整体寿命均在2×106以上。

       

图10 疲劳损伤结果


图11 疲劳寿命结果


六、结论


依据GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》规定,对牵引座进行动态疲劳试验仿真分析,仿真结果表明,牵引座模型整体满足GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》标准中规定的动态疲劳要求,鞍座包箱焊接位置局部单元疲劳寿命达不到标准要求。



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