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重型越野加油车管路动态响应及疲劳特性研究

重型越野加油车管路动态响应及疲劳特性研究

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作者：杜锦程西安工业大学

学位级别：硕士

重型越野加油车作为战场环境中为各种武器装备提供油料保障的战略装备,其结构的可靠性至关重要。相较于常规运油及加油车辆,军用重型越野加油车管路系统结构更为复杂,管路整体弯折处较多,越野路况长期服役和越障、越壕等极端工况都会对... 详细信息

重型越野加油车作为战场环境中为各种武器装备提供油料保障的战略装备,其结构的可靠性至关重要。相较于常规运油及加油车辆,军用重型越野加油车管路系统结构更为复杂,管路整体弯折处较多,越野路况长期服役和越障、越壕等极端工况都会对加油管路系统疲劳和断裂造成极大影响,导致其丧失军事保障能力。因此,本论文以某重型越野加油车管路系统为研究对象,开展车辆在典型工况与极端工况下管路系统静态刚强度特性的研究以及车辆在越野路面行驶时管路系统动态响应特性与疲劳特性的研究,并结合分析所得的管路系统中的易损位置,对管路系统结构提出改进建议。主要研究内容如下:针对重型越野加油车服役典型工况与极端工况,在整车动力学模型的基础上,运用有限元仿真软件对车辆在匀速、制动、转弯三种典型工况以及爬坡、越障、越壕三种极端工况下管路系统的静态刚强度进行数值仿真,分析了管路系统整体应力与变形分布,找出了管路结构的薄弱部位。基于滤波白噪声法,搭建了路面激励时域模型,以国标规定的E级路面作为车辆行驶的越野路面,研究了车辆行驶过程中轮胎受路面激励产生的振动载荷;根据该重型越野加油车轮胎及悬架系统参数,建立重型越野加油车1/2车辆载荷传递模型,以车辆行驶过程中轮胎位移载荷为输入,获得了管路系统与车架连接位置处垂向位移功率谱密度函数。利用有限元仿真软件对重型越野加油车管路系统进行了模态分析,提取了管路系统前十二阶固有频率和模态振型;在模态分析的基础上,以越野路面位移功率谱密度函数为激励,对管路系统进行了随机振动特性分析;通过频率响应分析,获得了管路系统的频率响应函数,确定了管路系统前部腰轮流量计安装位置处为疲劳易损位置,为后续疲劳寿命分析做好准备。基于线性疲劳累积损伤理论,结合管路系统频率响应特性、管路系统受越野路面激励下的位移功率谱密度函数以及材料S-N曲线,采用频域法分析出车辆在越野路况下行驶时管路系统的疲劳寿命约为6.134×10～5次循环,大约可以行驶34077.6km,满足使用要求。此外根据管路系统中的易损位置,对管路系统结构提出改进建议,并通过对比改进前后结构在同一工况下的变形情况,验证了管路结构改进效果。本文研究了重型越野加油车管路系统在典型工况与极端工况下结构静态刚强度特性以及车辆在越野路面行驶时管路系统的动态响应特性及疲劳特性,并针对管路系统易损位置对管路结构进行改进,为该型号加油车行驶安全性提供保障。

关键词：管路系统车辆载荷传递模型动态响应特性分析 PSD分析疲劳特性分析

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