基于频率响应分析的车架疲劳寿命预测研究.pdf

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1、基于频率响应分析的车架疲劳寿命预测研究FatigueLifePredictionofFrameBasedonFrequencyResponseAnalysis2011年3月合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：(工作单位、职称)主席：委员：导师：缸≯丑妥鼍农嗄黟附多司3为夕乞话巴以之r萝舣舍l沌火救力U良缅＼铷丧笆独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金赶王些太堂或其他教育

2、机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签字：誊瓢根签字日期：加fI学位论文版权使用授权书年LI-月]Et／本学位论文作者完全了解金胆工些太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权金胆王些太堂可以将学位论文的全部或部分论文内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：杏辗羝签字日期：2011年十月-7Et学位论文作者毕业后去向：工作单位：通

3、讯地址：导师签名：签字日期：电话：邮编：●卜基于频率响应分析的车架疲劳寿命预测研究摘要随着计算机技术和数值分析理论的发展，CAE技术在汽车产品设计中扮演着越来越重要的角色。利用有限元与多体动力学联合仿真，结合疲劳分析理论对汽车零部件进行受力状态与疲劳寿命的预测，为结构优化提供理论依据，能有效缩短整车产品开发周期，提高设计质量，降低研发成本。采用时域信号描述随机过程算式复杂，而且缺乏统计特征，采用以功率谱密度为激励函数的信号输入，提高了运算效率；通过频率响应分析，避免了时域瞬态响应分析中时间步长的影响，获得了固有频率附近的峰值应力或应变，提高了计算精度。因此，本文从频域上对车架进行疲劳分

4、析。论文以某SUV车架为研究对象，首先建立车架的有限元模型，在对其进行强度、刚度、模态分析的基础上，采用垂直方向的单位位移激励对其进行频率响应分析，获得输入和结构应力之间的传递函数；然后以车架为柔性体建立整车刚柔耦合多体动力学模型，仿真得到载荷时间历程；最后利用MSC．Fatigue软件，根据车架的频率响应函数、上述动态载荷时间历程转换得到的功率谱密度和材料的S—N曲线，建立频域内的疲劳损伤模型。分析结果与实际路试情况十分相符，证明了基于频率响应分析的疲劳方法能够准确、高效地预测随机振动载荷作用下车体疲劳寿命，为今后开展相应汽车零部件疲劳寿命分析提供了可借鉴的方法。关键词：车架：疲劳寿

5、命；频率响应分析；刚柔耦合；功率谱密度FatigueLifePredictionofFrameBasedonFrequencyResponseAnalysisABSTRACTWiththedevelopmentofcomputertechnologyandthetheoryofnumericanalysis，CAEtechnologyplaysanincreasinglyimportantroleinautomotiveproductdesign．Thestressanalysisandfatiguelifepredictionofautomotivepartsandcomponent

6、scanberealizedwiththehelpofthefiniteelementanalysiscombinedwithmulti-bodydynamicssimulationandthetheoryoffatigueanalysis．Theresultsprovideatheoreticalbasisforthestructuraloptimization．Thismethodcaneffectivelyreducethevehicleproductdevelopmentcycle，improvethequalityofthedesignandthedevelopmentcos

7、tiSreduced．NotonlytheformulaiScomplex，butthestatisticalcharacteristicsarelackedwiththetimedomainsignaltodescribetherandomprocess．Thee佑ciencyiSimprovedifthepowerspectraldensityfunctionisusedastheexcitationinputsignal．Byfreque