载荷谱与汽车零部件寿命学士学位论文.docx

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载荷谱与汽车零部件寿命学士学位论文

毕业论文

载荷谱与汽车零部件寿命

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

1绪论2

1.1本文研究的意义2

1.2载荷谱编制方法的研究现状3

1.3疲劳研究的历史5

1.4随机疲劳研究方法6

2疲劳及疲劳寿命的基本理论8

2.1疲劳的基本概念8

2.2汽车零部件的疲劳类型11

2.3疲劳分析方法11

2.3.1静强度设计方法12

2.3.2无限寿命设计方法12

2.3.3安全寿命设计方法12

2.3.4破损-安全设计方法13

2.3.5损伤容限设计方法14

2.4S-N曲线14

3随机疲劳载荷谱15

3.1载荷谱概述15

3.2疲劳载荷谱相关基本理论17

3.2.1疲劳破坏的累积损伤理论17

3.2.2频次计数法19

3.3载荷谱编谱过程21

3.4根据载荷谱寿命估算24

4总结与展望25

参考文献25

1绪论

1.1本文研究的意义

随着汽车市场竞争十分激烈、用户对汽车产品的可靠性、舒适性和安全性要求越来越高、产品结构也日趋复杂、使用条件的多样性和不规范性导致产品开发的难度越来越大，以及产品的可靠性对企业经济效益的影响日益显著，迫切要求产品开发部门在设计过程中采用现代的疲劳、可靠性设计方法，提高产品在市场上的竞争能力。

本课题就是在这样的背景下提出来的，目的是尽早的预测出产品可能的失效状态，以便及时的发现和解决设计的薄弱环节；将疲劳可靠性试验、结构分析和可靠性设计等工作有机的连接到一起，形成一套有效的产品疲劳可靠性开发技术；建立一种在统计和概率基础上的设计计算方法流程。

而这些工作完全建立在，零部件真实的载荷谱和疲劳寿命。

对于车辆零部件的疲劳寿命可通过零件的疲劳损伤计算出来。

疲劳损伤是涉及结构、材料、强度、动力学、制造装配工艺、质量保证体系以及车辆运用条件等诸多因素的复杂问题。

对于己定型车辆，主要的研究内容是通过应力测试来估计既有结构件的使用寿命。

此方法是利用测试得到的随机应力应变一时间历程，通过建立相关的疲劳换伤模型来估计车辆零部件的疲劳寿命，即通常所说的应力测试方法。

对于新型车辆，在设计阶段通常采用传统的疲劳强度校核（如使用Goodman曲线）方法，并结合台架试验按相关标准进行验证。

这种方法有两个弊端，一是当疲劳设计不足时，由于产品己经定型，改进时将造成大量的时间、人力和财力浪费，并延长设计周期，不适应激烈的市场竞争和资源的合理利用。

二是当疲劳设计过量时，进行试验时很难找出设计过量的部分，从而增加车辆的重量和制造成本，并有可能影响到动力学性能。

实践证明，目前采用传统疲劳强度设计方法的车辆结构，在使用中暴露出不少疲劳损伤方面的问题，虽然其成因较为复杂，但在设计阶段对关键结构部件的疲劳寿命预测研究不足却是重要的原因之一。

1.2载荷谱编制方法的研究现状

载荷谱的定义为“机器的整机结构或零部件所承受的典型载荷时间历程，经数理统计处理后所得到的表示载荷大小与出现频次之间关系的图形、表格、矩阵和其他概率特征值的统称”。

工程机械以及地面车辆等所承受的载荷多属随机载荷。

机器作业时，载荷值随时间变化的过程称为载荷时间历程。

载荷时间历程通过统计分析，经压缩、简化和合成后得到的载荷谱应具有典型性、代表性和真实性，因此载荷谱可看作是随机载荷的一种近似表征。

载荷谱最初由oassner于1935年提出来，从1945年美国人M.A.Miner在J.v.Palmgren工作的基础上提出疲劳线性累积损伤理论以来，疲劳载荷谱才引起工程界的关注，但直到上世纪70年代，伴随着计算机的发展，疲劳载荷谱的研究和应用才获得快速发展。

载荷谱的研究起始于航空工业领域，非航空领域的载荷谱研究是从上世纪80年代中期展开的101。

80年代末，美国材料与试验协会（ASTM）出版了S仰1006《Developmentoffatigueloadingspeetra》一书，书中汇集了标准应力时间历程概况，欧洲标准载荷谱研究的发展，喷气式飞机疲劳试验载荷谱发展、疲劳损伤和裂纹扩展的变幅载荷模型等文章。

目前欧美对载荷谱的研究经过近40年的试验验证，已经针对不同领域形成了大量载荷谱数据库，基于载荷谱的疲劳研究也趋于成熟。

美国的研究目前主要集中在如何推导出用于预测和改进疲劳寿命方面的载荷谱，如SAE疲劳评估委员会通过现有的应力测量选择实验加载顺序，这种方法经常用于车辆工业。

相对国外的研究，国内的研究起步虽然较晚，但在航空、车辆、特种设备等领域，载荷谱的研究也取得了许多的成果。

图1.3为CNKI提供的国内近十几年来与“载荷谱”相关的文献总量年度变化规律图，从图中可以看出近十年来国内对载荷谱的研究处于相对平稳发展趋势，每年有关载荷谱研究的文献大都在30篇以上。

国内专家学者针对载荷谱的研究结果可概括如下:

（1）针对不同领域不同零部件疲劳设计研究编制了大量的载荷谱，并不断对载荷谱的编制方法进行改进。

如，直升机、货客车车轴、推土机、汽车桥壳及其半轴、拖拉机、自卸车、桥式起重机等。

（2）大致统一了载荷谱的编制程序，但由于不