【摘 要】
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当工程车辆在恶劣的工况下进行工作时,由于道路凹凸不平,造成钢圈受力复杂,在受到疲劳载荷的情况下钢圈很有可能出现断裂,针对工程车辆可能出现钢圈断裂的情况,探索钢圈疲劳裂纹产生的机理是很有必要的,这有助于防止重大事故的发生。弯曲台架试验是国家标准强制规定的钢圈三大试验之一,是检测钢圈质量的一个重要试验,而企业为了节约成本,进行试验时通常在钢圈达到相关参数要求后即停止试验。为了进一步探索钢圈在弯曲台架实
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当工程车辆在恶劣的工况下进行工作时,由于道路凹凸不平,造成钢圈受力复杂,在受到疲劳载荷的情况下钢圈很有可能出现断裂,针对工程车辆可能出现钢圈断裂的情况,探索钢圈疲劳裂纹产生的机理是很有必要的,这有助于防止重大事故的发生。弯曲台架试验是国家标准强制规定的钢圈三大试验之一,是检测钢圈质量的一个重要试验,而企业为了节约成本,进行试验时通常在钢圈达到相关参数要求后即停止试验。为了进一步探索钢圈在弯曲台架实验中的裂纹萌生状况,本文以某型号钢圈作为研究对象,使用声发射的无损检测方法开展了相关研究。首先,阐述了疲劳寿命分析以及检测的相关理论,并对常用结构裂纹萌生寿命计算方式进行了详细的分析,列举了现有的裂纹检测方法,经过优劣性的对比,提出了采用声发射对钢圈裂纹进行监测的方法。然后,根据GB/T5909-2009《商用车辆车轮性能要求和试验方法》建立出工程钢圈的有限元模型,通过弯矩计算公式确定弯矩大小,并以两个随旋转角度θ变化的正余弦力施加于加载臂末端来模仿钢圈所受到的旋转弯曲力矩,进行钢圈的静力学分析。之后,结合静力学分析结果,使用名义应力法进行钢圈的疲劳寿命分析。通过S-N曲线的经验公式估算出钢圈材料的S-N曲线并进行修正,基于Minner累计损伤原则对钢圈的寿命进行计算,得到钢圈的寿命分布云图。最后,基于声发射监测钢圈裂纹状况的方法进行钢圈弯曲台架试验,考虑到波形特征的分析方法中波形数据量大难以实现实时处理,因此使用特征参数分析法,通过声发射定位数的情况判断出钢圈在出现裂纹的时刻,并根据定位的方法找出钢圈出现裂纹的位置。将试验与仿真分析结果对比,两者所获得的寿命结果相差在10%以内,钢圈的裂纹萌生位置均在螺栓孔附近,这说明了声发射监测钢圈弯曲台架试验疲劳裂纹状况的可行性,为钢圈的裂纹监测提供了一种新的思路。
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