结合台架试验的挡泥板支架定频疲劳有限元分析方法研究

Mechanical Engineering and Technology 机械工程与技术, 2019, 8(6), 457-465

Published Online December 2019 in Hans. /journal/met

https:///10.12677/met.2019.86053

Research on Constant Frequency

Vibration Fatigue of Fender Bracket

Based on Bench Test and Finite

Element Analysis

Yongqiang Gu, Bing Liu, Yi Wang

Sany Group Co., LTD., Changsha Hunan

Received: Nov. 28th, 2019; accepted: Dec. 12th, 2019; published: Dec. 19th, 2019

Abstract

The constant frequency fatigue of a fender support of a certain heavy truck was researched, and the corresponding finite element analysis model of the test was also established. Firstly, the modal calculations of fender support suspended and unsuspended fender were completed, at the same time the modal result of suspended fender was compared with the result of sweeping; Secondly, based on the comparison of modal results, the influence of different damping on frequency re-sponse was researched, it found that the peak of stress response was reduced with the increase of damping; Finally, on the basis of frequency response calculation, the life of fatigue under different damping was calculated, and it was concluded that the life at damping of 0.09 was consistent with the result of test combining with theoretical analysis.

Keywords

Fender Support, Bench Test, Finite Element Analysis, Damping, Constant Frequency Fatigue

结合台架试验的挡泥板支架定频疲劳有限元

分析方法研究

谷永强，刘兵，王毅

三一集团有限公司，湖南长沙

收稿日期：2019年11月28日；录用日期：2019年12月12日；发布日期：2019年12月19日

谷永强 等

摘

要

对某重型卡车的挡泥板支架进行了定频疲劳试验研究，并建立了相应的有限元分析模型。首先完成了悬挂有挡泥皮和未悬挂挡泥皮的模态计算，并将悬挂有挡泥皮的模态结果与台架扫频结果进行了对比；然后在模态结果对比的基础上，研究了不同阻尼对频响结果的影响，发现随着阻尼的增大，应力响应峰值逐渐减小；最后基于频响计算结果，完成了不同阻尼下的疲劳寿命计算，并结合理论分析确定阻尼为0.09时的寿命与试验结果是相符的。

关键词

挡泥板支架，台架试验，有限元分析，阻尼，定频疲劳

Copyright © 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc.

This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). /licenses/by/4.0/

1. 引言

重卡作为由车架、发动机、变速箱、车桥等组成的工业品，其运营环境相对乘用车及工程车辆更加复杂、恶劣。因此需要在整车开发阶段，进行大量的试验查找出车辆在运行过程中可能出现的问题，同时将每次试验采集数据进行积累，并结合大数据分析方法为后续整车的优化提供参考，国内专家方王永峰等已将基于大数据可靠性的计算应用于悬索桥可靠性的计算[1]。支架结构(如油箱支架、挡泥板支架)作为整车的重要组成部分，由于在整车行驶中受到来自路面的振动激励，对附属件的耐振动性能提出了更高的要求。在大量的市场反馈中，出现问题较多的是支架类结构，常见的故障模式为振动疲劳断裂。目前除了可以结合整车耐久试验验证支架类结构的耐久性能，还可以通过台架试验或有限元计算的方式达到验证的目的。

振动台架试验虽然能够很好的验证支架类结构的疲劳特性，但振动台架及试验工装存在投资大，试验时间长的问题，有限元分析可以很好的避开台架试验存在的问题，因此用有限元手段取代台架试验成为了研究的主要方向。

台架疲劳试验根据载荷的不同可以分为随机振动、基于PSD 的振动、定频振动等[2] [3] [4]，需要根据实际工况选择合适的方法进行试验。鲍晓东等结合PSD 振动疲劳试验与仿真计算方法完成了某商用车尿素箱支架的设计[5]。杨志刚等将采集的振动数据应用于有限元模型计算，成功解决了某重型汽车后尾灯疲劳断裂的问题[6]。张志远等借助试验与有限元分析的方法完成了某重型牵引车冲焊后桥结构与铸钢后桥结构的疲劳开裂分析与对比[7]。刘文华等借助有限元分析方法解决了喇叭支架在振动疲劳中的断裂问题[8]。

基于先前的研究，对振动疲劳的研究主要集中于随机振动或PSD 振动较多，对定频疲劳振动的研究相对较少。本文以某重型牵引车挡泥板支架为研究对象，将台架试验方法与有限元分析方法相结合，对其定频振动疲劳进行了研究，通过试验了验证有限元计算方法的可行性，为后续用有限元方法替代台架试验提供了参考。