【摘 要】
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履带式装甲车辆常年在复杂多变工况下工作,履带作为车辆与地面直接接触的构件,很容易产生疲劳断裂。履带板可靠性直接影响了装甲车辆的机动性。目前对履带板可靠性的研究比较少,在疲劳寿命方面还有优化的空间。本文以某中型履带式装甲车辆为研究对象,开展履带板的疲劳寿命预测和可靠性研究。本文基于CATIA建模软件、ADAMS/ATV运动仿真软件以及Workbench有限元分析软件,对履带板危险区域的应力进行研究,
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履带式装甲车辆常年在复杂多变工况下工作,履带作为车辆与地面直接接触的构件,很容易产生疲劳断裂。履带板可靠性直接影响了装甲车辆的机动性。目前对履带板可靠性的研究比较少,在疲劳寿命方面还有优化的空间。本文以某中型履带式装甲车辆为研究对象,开展履带板的疲劳寿命预测和可靠性研究。本文基于CATIA建模软件、ADAMS/ATV运动仿真软件以及Workbench有限元分析软件,对履带板危险区域的应力进行研究,分析该区域的应力应变分布,以此为依据疲劳寿命损伤理论对履带板进行寿命预测,并针对相关参数做优化处理。主要工作为:(1)基于CATIA建模软件和ADAMS仿真软件,构建履带板装配模型、三维随机路面和动力学仿真模型,在C级D级E级三种路面进行动力学仿真,获得三种路面下的张紧力载荷谱。(2)基于有限元理论,利用有限元分析软件Workbench对履带板进行静力分析,通过控制输入载荷大小,获得装甲车辆在三种路面匀速行驶时,履带板的应力应变分布,确定履带板危险区域为最外侧销耳处,比较获得行驶在E级路面,履带板危险位置的应力更大,其应力值为70.083Mpa,小于ZMn13的屈服极限635Mpa,可以满足使用性能需求。(3)基于疲劳寿命理论,研究了材料的S-N曲线,考虑了平均应力的影响,并利用有限元分析软件Workbench对履带板进行疲劳寿命分析,获得在E级路面行驶履带板受到最大应力作用位置的疲劳寿命,安全系数和疲劳敏感度。(4)基于可靠性分析理论,确定中心复合设计抽样法的疲劳分析方法,并基于有限元分析软件Workbench的Six sigma模块,确定销耳处的四处几何尺寸为输入参数,研究其对最大等效应力、最大总变形量和安全系数三个输出参数的影响程度,分析样本分布柱状图、灵敏度以及累积分布函数评估结构可靠性,最后对尺寸进行优化,获得性能更好的结构。本文通过履带板进行静力分析,疲劳寿命分析和可靠性分析,研究了履带板易疲劳断裂区域,优化了履带板结构,提高了履带板的安全系数和寿命,为装甲车辆履带板的可靠性研究提供参考依据。
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