随着国家经济与工业基础的发展对矿山能源需求与日俱增,而电动轮自卸车作为矿山能源的主要运输装备,其重要性不言而喻。近年来,国内市场一直被进口装备垄断,无法实现技术突破。因此,为了推动电动轮自卸车的自主发展,国务院相继出台《装备制造业振兴规划》和《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,将电动轮自卸车列入十六大重大技术装备关键领域之一,以提升产品创新与技术发展。这不仅可以进一步满足国内需求,同时还将提升国家的对外经济效益。电动轮自卸车工作环境恶劣,每日作业长达十几个小时,载重极大,且矿山道路弯道多,电动轮自卸车转向频繁,极易引起转向系的疲劳破坏。A型架作为电动轮自卸车转向系最重要的承载部件,保证其疲劳可靠性对车辆安全运行十分重要。A型架由大量中厚钢板焊接而成,在制造过程中由于人为因素而使得焊缝材料参数具有一定的分散性;同时,传统经验式设计下的A型架形状与尺寸和“理想”结构亦存在一定的差别,并且A型架在实车运行过程中,由于矿山路面坑洼不平,其铰接部位受到的转向载荷随机多变。因此,其材料参数、结构尺寸及铰接位置载荷的随机性使得其应力分布具有随机性,而应力分布的随机性对A型架的疲劳可靠性能将产生重大影响。此外,基于传统的“应力-强度”干涉理论对机械结构件进行疲劳可靠性评估时总是考虑高于结构件疲劳极限的应力,而忽略低于其疲劳极限的应力,这显然对其疲劳可靠性的评估并不准确。更为重要的是,传统优化技术总是将提高结构件的疲劳性能作为单一优化目标,并未考虑到结构件的轻量化问题,故而如何实现结构件的多目标优化寻找其疲劳可靠性与重量之间的平衡点亦成为亟待解决的问题。然而国内目前对于结合材料试验,数值仿真试验,模糊理论,多目标优化方法却鲜有耳闻。故本文结合材料试验,有限元数值分析法、模糊理论、盲数理论及区间分析方法,对电动轮自卸车A型架进行研究,主要内容如下:1、通过已完成的A型架焊接接头单调拉伸试验与焊缝应变疲劳寿命试验分别获取了 A型架焊接接头力学性能参数与焊缝周期力学特性参数,然后运用UG与HYPERMESH软件建立了 A型架的有限元模型,其次通过整车刚柔耦合多体动力学模型获取了 A型架关键铰接位置的载荷时间历程,并利用实车道路试验对关键测试点进行了应力分析,通过对比实际试验与数值试验在测试点处的应力状态,验证了 A型架有限元模型的准确性,为进行A型架的有限元分析奠定基础。其次,确定了影响A型架应力分布的随机变量与模糊变量,借助拉丁超立方法对随机变量进行抽样,进而利用abaqus软件进行了弹塑性有限元模拟获取在周期载荷作用下随机变量的响应值,基于响应面法构建了 A型架疲劳可靠性的功能函数。最后基于模糊理论评估车辆满载下坡转弯制动工况下A型架疲劳可靠度,结果表明,A型架模糊疲劳可靠度不能满足使用要求。2、通过对A型架最小疲劳寿命位置的应力时间历程进行应力分级统计,得到其应力统计数据。基于传统模糊隶属函数对A型架进行模糊疲劳寿命预测,并且与实际寿命进行对比分析。其次,利用应力统计数据构建新型模糊隶属函数并进行验证,基于新型模糊隶属函数推导失效概率解析表达式,充分考虑了 A型架在设计、加工及使用过程中的不确定性因素,构建模糊疲劳可靠性优化功能函数,进行A型架模糊疲劳可靠度评估。最后,以A型架最大等效应力为单一优化目标,基于多岛遗传算法开展优化设计。优化结果表明:A型架模糊疲劳可靠度满足工程使用要求。3、将A型架焊缝疲劳强度作为区间值,并基于盲数理论确定了其区间疲劳强度值。依据A型架关键铰接位置载荷时间历程对其进行疲劳应力与可靠性分析,比较了区间疲劳强度与应力值的大小。其次,以A型架最大等效应力值及板重作为优化目标,将A型架钢板的结构尺寸作为设计变量,其焊缝材料的弹性模量、密度及前牵引接头铰接位置载荷作为不确定性变量,其区间疲劳强度和极限重量作为约束条件,利用拉丁超立方方法对设计变量与随机变量进行抽样,并借助周期载荷作用下有限元分析获得响应值,进而建立了优化目标与设计变量之间的近似数学模型并基于区间分析方法开展A型架多目标优化,结果表明:优化后的A型架提高了模糊疲劳可靠度,重量略有增加。