裝載機驅動橋殼疲勞壽命預測研究.pdf

1、驅動橋殼作為裝載機的關鍵零部件,承受來自路面和裝載機本身的各種沖擊和作用力,其剛度和強度對于主減速器和差速器齒輪的正常嚙合及半軸的正常工作有著重要意義。裝載機的作業(yè)工況復雜,驅動橋殼所承受的外部載荷是隨時間而變化的動態(tài)隨機載荷。因此,橋殼的主要破壞形式是交變載荷作用下損傷長期積累而導致的疲勞失效。本文結合浙江省科技廳重大科技專項項目(2009C11111)“輪式裝載機驅動橋關鍵技術研究與產業(yè)化”,對ZL50型裝載機驅動橋殼進行了疲勞壽命

2、預測研究。本文的主要研究內容如下:
　　 1)利用大型建模軟件UG建立了橋殼三維實體模型,將該幾何模型導入前處理軟件HyperMesh中進行網格劃分,最終得到橋殼的有限元分析模型。利用ABAQUS對橋殼在臺架試驗載荷和裝載機滿載工況下分別進行了強度有限元分析,獲得了橋殼的應力分布。通過在橋殼表面覆蓋一層很薄的殼單元,為后續(xù)的疲勞分析提供了更為準確的橋殼表面應力。通過比較橋殼臺架疲勞試驗加載頻率和模態(tài)分析獲得的橋殼固有頻率,說明了

3、后續(xù)章節(jié)采用準靜態(tài)疲勞分析法估算橋殼壽命的合理性。
　　 2)根據橋殼強度有限元分析結果,確定了橋殼載荷譜的測試方案,測取了橋殼的載荷-時間歷程。對采集到的載荷數據進行了較詳細的分析,利用nSoft軟件的數據處理模塊,對測試數據進行了雨流計數處理,得到了各采樣測點應力-時間歷程的雨流/損傷直方圖和損傷時間歷程。
　　 3)分別基于有限元法和實測應力,結合材料的疲勞特性(S-N曲線),選用Miner累積損傷法則,利用nSo

4、ft軟件中的疲勞分析模塊,對橋殼進行了疲勞壽命預估,得到了驅動橋殼疲勞壽命云圖及最低疲勞壽命。
　　 4)為了考察焊縫對橋殼疲勞強度的影響,在橋殼整體疲勞損傷/壽命分析的基礎上,進行了焊縫局部細節(jié)的疲勞分析。應用BS7608標準,分別基于實測應力和有限元法進行了焊縫疲勞壽命預估研究。兩種計算結果均表明,焊縫的疲勞強度明顯的低于母材的疲勞強度,這和焊接結構的疲勞強度通常取決于焊縫接頭疲勞強度的實際情況是相吻合的。
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