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基于实际载荷谱的摩托车车架强度分析

作　者: 王佳念
导　师: 石晓辉
学　校: 重庆理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 摩托车车架道路模拟试验静强度疲劳强度寿命预估
分类号: U483
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

摩托车车架是摩托车的主要部件,车架结构直接影响到整车的安全性和动力性等性能。由于现有对车架分析方法大多建立在静强度,规律性的载荷施加这样与实际情况相差较大的方法上,所以论文是基于实际载荷谱,将道路模拟试验、疲劳分析理论和有限元分析方法等结合起来,分析其结构强度及疲劳寿命,并对计算结果进行分析评价,这样不仅可以达到对现行摩托车车架进行更精确的强度和寿命评估,而且更能有效地指导新型摩托车的车架开发,对提高设计质量、缩短开发周期、降低设计成本,有重要的指导意义和实用价值。论文以某125型摩托车为例,通过实际道路试验,按照摩托车所经受的典型的各种工况,对车架进行了载荷采集,获得了摩托车车架关键部位的响应信号,经预处理并对测得信号进行了统计分析。利用美国MTS公司的道路模拟试验机和远程参数控制技术(RPC)模拟迭代出了接近实际响应的驱动信号并且进行了相应的数据处理过程,基本达到了在室内道路模拟机上直接模拟实际路况的要求。利用有限元前处理分析软件Hypermesh对某型摩托车车架的三维几何模型进行网格划分,建立了车架有限元模型。对建立好的模型进行了模态分析,并通过模态实验得到了与计算模态相一致的结果,验证了模型的正确性。在此基础上,通过确定摩托车的三种极限使用工况：最大前载荷工况、最大后载荷工况和最大乘员载荷工况,对摩托车车架进行了受力分析,并通过建立完整的车架有限元模型,运用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran分别对三种工况进行强度分析,了解整车结构的应力分布情况,并找出结构的薄弱点和关键点。根据有限元疲劳寿命分析的流程,确定摩托车车架的材料信息、载荷信息、几何信息。以三种极限工况下的静强度分析结果为基础,采用对称循环加载的方式对车架进行疲劳分析及寿命预估；同时,结合摩托车实际道路试验,通过加载实际载荷谱对车架进行疲劳分析及寿命预估。论文建立了基于实际道路载荷谱强度分析的基本流程,并分析了某款摩托车车架强度,找出了薄弱环节。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
1 绪论  11-16
  1.1 选题背景  11-14
    1.1.2 课题研究目的  12
    1.1.3 课题研究意义  12-14
  1.2 国内外发展趋势  14-15
  1.4 本文主要研究内容  15-16
2 摩托车的道路数据采集试验  16-37
  2.1 道路模拟实验概述  16-19
    2.1.1 道路模拟实验产生与发展  16-17
    2.1.2 道路模拟试验的基本原理  17-19
  2.2 某摩托车道路模拟试验  19-36
    2.2.1 道路载荷谱的采集  19-27
    2.2.2 道路数据谱的编辑  27-31
    2.2.3 室内道路模拟实验  31-36
  2.3 小结  36-37
3 摩托车车架有限元模型的建立与验证  37-45
  3.1 引言  37
  3.2 摩托车车架有限元模型的建立  37-40
    3.2.1 网格划分的基本原则  37-39
    3.2.2 摩托车的结构分析及模型建立  39-40
  3.3 摩托车车架模态分析  40-43
    3.3.1 车架计算模态  40-42
    3.3.2 车架实验模态  42-43
  3.4 建立完整的车架有限元模型  43-44
  3.5 小结  44-45
4 摩托车车架系统静强度分析  45-55
  4.1 引言  45
  4.2 摩托车车架极限工况及受力分析  45-50
    4.2.1 摩托车车架极限工况的确定  45-47
    4.2.2 摩托车车架的受力分析及载荷计算  47-50
  4.3 摩托车车架系统静强度分析  50-54
    4.3.1 最大前载荷工况分析  50-52
    4.3.2 最大后载荷工况分析  52-53
    4.3.3 最大乘员载荷工况分析  53-54
  4.4 小结  54-55
5 摩托车车架系统疲劳强度分析  55-74
  5.1 引言  55
  5.2 摩托车车架疲劳分析理论及分析方法的确定  55-60
    5.2.1 S-N曲线及疲劳损伤  55-57
    5.2.2 疲劳累积损伤理论  57-58
    5.2.3 摩托车车架系统疲劳分析方法的确定  58-60
  5.3 在Fatigue中进行疲劳寿命分析流程  60-62
  5.4 对称循环载荷下的车架疲劳分析及寿命预估  62-68
    5.4.1 结构的几何特征  62-63
    5.4.2 材料的疲劳属性  63-64
    5.4.3 载荷时间历程  64-66
    5.4.4 疲劳分析结果及寿命预估  66-68
  5.5 实际载荷谱下的车架疲劳分析及寿命预估  68-73
    5.5.1 结构的几何特征  68-69
    5.5.2 材料的疲劳属性  69
    5.5.3 载荷时间历程  69-72
    5.5.4 疲劳分析结构及寿命预估  72-73
  5.6 小结  73-74
6 结论与展望  74-76
  6.1 总结  74
  6.2 展望  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果  80

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