目前,矿用自卸车作为大型露天矿石场所主要运输工具,其国内市场需求较大且长期依赖进口产品。为了推动矿用自卸车国产化和大吨位化,国家将矿用自卸车列入十六大重大技术装备关键领域,以促进相关企业加大研发力度。因此,运用先进的科学技术手段对矿用自卸车进行研究与开发,能够提升我国重大装备制造水平,不仅符合国家政策要求,同时具有重要的工程应用价值和经济效益。大吨位的矿用自卸车工作环境复杂,且行驶状况恶劣。在路面的随机激励下,自卸车产生的随机振动会引起自卸车结构部件的疲劳破坏,特别是主要承载部件A型架。A型架由钢板拼焊而成,为了确保整车的安全使用,需要准确预测A型架焊缝疲劳寿命。由于操作过程难于精确控制,焊缝品质存在一定的不确定性。矿用自卸车产品生产批量小,在实际焊接中,由于成本控制和工人水平等因素导致在拼焊板厚度选择和焊缝位置布置上存在不确定情况。这些不确定性因素对A型架焊缝寿命有影响,因此,需要结合试验、有限元数值分析、结构优化设计与不确定性等相关理论对非公路大吨位矿用自卸车进行研究。针对某国产矿用自卸车工作环境和特殊的结构形式,本文结合试验与不确定理论对矿用自卸车的A型架焊缝进行疲劳寿命研究。同时,对A型架抗疲劳轻量化设计以及对焊缝危险位置进行研究。主要内容如下:1.建立了关键零部件A型架的三维模型及有限元模型,并进行了实车道路试验,获得试验工况下关键零部件的应力分布情况。通过对关键零部件进行了应力分析,同时对比应力分析结果和试验结果,验证了关键零部件A型架有限元模型的准确性。构建了矿用自卸车动力学模型。通过实车道路加速度试验,与动力学仿真对比验证了模型的准确性。同时根据矿山实际作业场的道路条件,构建了符合实际情况的循环工况,并以此获取了A型架的载荷谱,为其疲劳寿命预测奠定了基础。2.通过基于应变控制的焊缝疲劳寿命试验,获取了A型架材料的ε-N曲线,根据焊缝材料疲劳寿命试验获得的材料循环σ-ε曲线和ε-N曲线,考虑焊缝材料参数的不确定性对其疲劳寿命的影响,将材料参数进行区间不确定性处理。基于焊缝疲劳参数的不确定性特征,对A型架焊缝进行疲劳寿命分析。3.本文考虑焊缝疲劳参数的不确定性,将焊缝材料疲劳参数作为区间变量。同时选择A型架板厚作为设计变量,将结构质量最小和寿命最高作为优化目标,建立A型架抗疲劳设计模型,得到最优板厚。4.基于A型架抗疲劳轻量化设计结果,发现局部焊缝位置疲劳寿命较低。考虑通过焊缝位置优化设计,疲劳参数作为不确定变量,需求合适的焊缝位置。