目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究的目的和意义 1
1.3 国内外研究现状 2
1.4 本文的研究思路 2
2 车架几何模型的建立 3
2.1 Pro/Engineer三维建模软件简介 3
2.2 汽车车架的基本参数 3
2.3 汽车车架模型的简化 3
2.4 有限元理论基础和重型车架的有限元模型的建立 6
3 车架疲劳寿命的预测方法与流程 7
3.1 疲劳寿命预测方法的概述 7
3.2 有限元疲劳寿命分析基本流程 9
4 车架疲劳寿命的预测 9
4.1 软件的简介 9
4.2 车架载荷的处理 10
4.3 车架模型的疲劳寿命分析过程 10
结论 18
致谢 19
参考文献 20
1 绪论
1.1 研究背景
改革开放以来，国家各个行业迅速发展，对于运输车辆特的需求也越来越大。随着生产厂商的不断增多，社会需求量的不增加，大型基础建设的增加，大型公路网的不断发展，整个重型车行业迅速发展，很快形成了一个越来越成熟的产业链，现如今载货汽车已经是中国汽车产品中的主力产品，所以在现代交通运输与行业中，重型运输车辆的运用已经越来越广泛，尤其是在长途运输中，对于一些大体积大质量的货物就必须使用重型运输车辆，重型车因为要进行长途长时间的运输，其运输的质量也很大所以其车架的使用寿命和可靠性关系到整车的使用寿命，并且如今的货运行业时不时会发生超载，这一行为对于车架就具有更大的破坏程度了，所以加强重型车车架的疲 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q:  3_5_1_9_1_6_0_7_2 
劳寿命和可靠性成为了现在非常关键的工作。所以现如今重型车已经是一个具有很大发展前景的行业。
1.2 研究的目的和意义
随着现代科技的不断提升，重型车的使用量和出货量也越来越高，所以对汽车科技的发展的要求也变得越来越高。各大重型车生产企业的竞争也愈来愈激烈。重型载货车作为交通运输的主要车型，也是企业不断研究与探索的方向。
现如今我国汽车行业发展的趋势，已经不光光是要考虑到载货汽车的经济效益，也要考虑到汽车的社会效益，也要考虑到可持续发展的问题，所以汽车要尽量减少排量和油耗，这样才能建设一个绿色的节约型社会。车架作为重型车的一个重要组成部分，车上的许多部分都是通过许多零件与车架相连接的，它能够定位和支撑车上的许多重要的部分，并且他会承受来自汽车内部和外部传递来的各种载荷和反馈的载荷，所以车架一定要有一定的疲劳可靠性才能够保证其能够承受他受到的载荷。所以汽车生产企业要努力提高自己产品车架的疲劳寿命才能使产品有更大的市场竞争力。再加上汽车车架的损伤会严重破坏整车的安全性，制造一个有更长疲劳寿命的车架能够让企业减少召回自身产品的可能性，这样才能使企业获得更高的经济效益，并且树立一个良好的品牌形象，在长远考虑上，车架疲劳寿命的预测虽然会消耗企业一定的人力物力，但这是一个产品在市场上大放光彩必须要做的事，这样企业的经济效益才会高。
传统的汽车产品的寿命预测时，设计人员经常会使用一些简单的计算来计算产品的疲劳寿命，但是计算完以后汽车最后还是要通过实验的方式来验证它的疲劳寿命，这种方法不但费用比较高，而且还会耗费许多时间，有时候有些工程师需要的参数并不能够通过实验准确的测得，而且实验还会受到许多随机因素的影响如天气路面不平度等。所以现在通过软件来预测车架的疲劳寿命越来越受到汽车设计师的关注与使用。它能够降低产品的开发成本，缩短开发周期，提高产品质量，是产品在市场中有更高的竞争力。
本课题通过使用ANSYS有限元软件对车架进行疲劳寿命的预测，在满足其性能的条件下，找出车架容易发生疲劳损伤的部位，并且对车架的疲劳寿命进行一个估算。
1.3 国内外研究现状
目前，国外有限元法方面的技术发展的比较迅速。19世纪60年代，德国工程师沃勒为了解决列车车轴会断裂的问题，通过控制列车受到的力，使用实验测定出了世界上第一个疲劳寿命（S-N）曲线。这是现如今疲劳寿命实验和理论的一个基础和起点。美国科学家Miner通过做大量的实验，提出了Miner理论，这种方法现如今还是一种较为成熟的理论，并被广泛的使用。Coffin在疲劳研究理论研究理论领域也做出了杰出的贡献，他根据实验的经验总结出了塑性应变幅与疲劳寿命直接的关系。国外对汽车有限元进行研究大概从1971年开始的，一般都会采用计算机进行动力学分析。KIM H.S、YIM H.J.和KIM C.B以小型客车为研究对象，并使用局部应变法进行了疲劳寿命的预测。
我国的疲劳研究还不够成熟，现在许多大学也对车架疲劳进行了许多研究。吉林大学的王军，马若丁，王继新等使用三维软件对矿用自卸车进行建模，并运用ANSYS软件求得了车架在各个工况下的应力大小和分布。南京理工大学的李英舜对车桥做了疲劳研究，先建立模型并通过使用疲劳分析软件，通过名义应力法预测了车架的疲劳寿命。湖南大学的谷正气和米继承老师运用有限元分析方法，建立了正确的有限元模型，最后对疲劳寿命进行预测，对矿用车的疲劳分析有很大的帮助。
上面的国内外研究均是运用有限元方法，对车进行了疲劳寿命预测，这些研究对的对疲劳寿命的预测方面的研究有很大的研究意义并对疲劳寿命的后续发展有很大的帮助。
1.4 本文的研究思路
本文以某半挂牵引车车架为研究对象以车架有限元模型为基础，分析车架的结构特点，研究其疲劳特性，最后对车架的疲劳寿命进行预估，并分析出他的疲劳损伤分布。本文主要研究内容如下：根据车架的各项参数，使用Pro/e软件对车架进行建模，并研究车架的结构特点去除模型中不必要的一些结构零件来对车架进行简化，随后导入ANSYS软件进行网格划分然后进行有限元分析，在这个基础上然后再进行车架疲劳寿命的预测，根据软件给出的损伤云图总结出它的疲劳损伤分布并预测其疲劳寿命。
2 车架几何模型的建立
2.1 Pro/Engineer三维建模软件简介
Pro/Engineer是一款大型CAD/CAM/CAE集成软件，该软件广泛应用于工业商业产品的造型设计、机械设计、模具设计、加工制造、有限元分析、功能仿真以及关系数据库管理等方面，是如今优秀的三维设计软件之一。随着点计算机的问世、计算技术的发展。信息通信技术的不断进步，计算机辅助设计与计算机辅助制造技术得以发展与应用，使汽车设计技术有了飞跃发展，设计过程也完全改观。如今汽车的结构参数与性能参数等的匹配和优化、零部件的寿命预测与强度核算、车身设计图纸的最初的绘制、车身外观的美化和最终的定型，和最后产品的各种参数的实验验证等，均可在计算机上使用软件来完成。三维建模技术在汽车设计中广泛应用，所以车架的三维模型也广泛应用这个软件来建立，一个好的模型的建立对缩短汽车的开发时间，提高企业汽车产品的质量有着关键性的作用。这有助于提高企业产品的竞争力，并在市场上有一个良好的形象。
参考文献
1 陈丰,钢铝混合材料车身框架结构疲劳耐久性研究[D],华南理工大学,2011

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