基于GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強(qiáng)度試驗(yàn)》中相關(guān)試驗(yàn)要求及試驗(yàn)方法，建立牽引座動(dòng)態(tài)試驗(yàn)有限元分析模型，基于名義應(yīng)力法，利用疲勞分析軟件對(duì)模型進(jìn)行疲勞仿真分析，以驗(yàn)證牽引座模型結(jié)構(gòu)是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求，為牽引座動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)提供參考依據(jù)。

一、載荷及工況確定

（1）工況分析

工況：GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強(qiáng)度試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)中5.3.1.2、5.3.1.3；

試驗(yàn)頻率要求：試驗(yàn)頻率應(yīng)不超過(guò)35HZ；

加載方式：兩個(gè)方向同時(shí)加載。

（2）載荷計(jì)算

GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強(qiáng)度試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于50號(hào)牽引座進(jìn)行動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)時(shí)，需在兩個(gè)方向同時(shí)施加交變載荷，其中5.3.1.2中規(guī)定施加FVt，方向如圖1所示，作為工況一載荷輸入；5.3.1.3中規(guī)定用牽引銷牽引施加Fht，方向如圖1所示，作為工況二載荷輸入。



式中，g——重力加速度，為9.81m/s2

U——半掛車裝載到其最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量時(shí)，垂直施加在牽引座上的質(zhì)量，單位為噸（t）

D——牽引車與半掛車之間產(chǎn)生的縱向力的計(jì)算值，單位為千牛（KN）

R——由牽引座牽引的半掛車的最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量，單位為噸（t）

T——用于牽引半掛車的牽引車的最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量，單位為噸（t）

根據(jù)GB1589-2016《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限制》中相關(guān)規(guī)定，通過(guò)計(jì)算得到 U，D，F(xiàn)Vt，F(xiàn)ht。


圖1 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定動(dòng)態(tài)加載示意圖

二、 材料特性

牽引座主體結(jié)構(gòu)均采用Q345材料（表1），根據(jù)試驗(yàn)室得到的材料SN曲線（圖2）以及Q345的材料特性，在軟件中擬合得到材料的SN曲線如圖3所示。

表1 Q345材料特性




圖2 Q345試驗(yàn)SN曲線


圖3 軟件擬合SN曲線

三、有限元模型

依據(jù)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)工況分析結(jié)果，在軟件中建立有限元及疲勞仿真模型（圖4至圖5），基于名義應(yīng)力法建立疲勞仿真分析，需先進(jìn)行靜力學(xué)仿真分析，結(jié)合兩個(gè)方向的載荷譜（圖6至圖7），在疲勞分析軟件中進(jìn)行分析。


圖4 有限元仿真模型


圖5 疲勞仿真模型


圖6 豎直載荷譜曲線


圖7 水平載荷譜曲線

四、單元載荷下靜力分析結(jié)果

兩個(gè)方向力在單元載荷下應(yīng)力分析結(jié)果如圖8至圖9所示，豎直方向最大應(yīng)力為0.0035MPa，水平方向最大應(yīng)力為0.0020MPa。


圖8 豎直方向單元載荷下應(yīng)力云圖


圖9 水平方向單元載荷下應(yīng)力云圖

五、結(jié)果分析

疲勞分析結(jié)果如圖10至圖11所示， GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強(qiáng)度試驗(yàn)》 規(guī)定的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)載荷循環(huán)次數(shù)不得小于2×106，依據(jù)此值過(guò)濾疲勞分析壽命結(jié)果，在鞍座包箱焊接位置的部分單元（圖中紅色區(qū)域），疲勞壽命次數(shù)為略小于2×106 此處的損傷也最大達(dá)到7.62，但牽引座整體壽命均在2×106以上。


圖10 疲勞損傷結(jié)果


圖11 疲勞壽命結(jié)果

六、結(jié)論

依據(jù)GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強(qiáng)度試驗(yàn)》規(guī)定，對(duì)牽引座進(jìn)行動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)仿真分析，仿真結(jié)果表明，牽引座模型整體滿足GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強(qiáng)度試驗(yàn)》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的動(dòng)態(tài)疲勞要求，鞍座包箱焊接位置局部單元疲勞壽命達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求。