半挂车牵引销疲劳强度解决方案

问题描述
    半挂车牵引系统在工作过程中受到向前和向后、横向摇摆力矩、垂直方向和向上等多种载荷作用，工况比较复杂。牵引销作为重要的承载部件，对其疲劳特性提出了较高要求。因此针对某牵引销进行分析，计算在其?73轴径在受到水平方向0.4?29吨交变载荷情况下的疲劳寿命和循环500000次时的安全系数。
    计算分为两个部分，首先进行结构分析，得到牵引销的应力应变数据，然后进行疲劳得到牵引销的疲劳寿命，并根据设计寿命求出安全系数。

计算模型
    计算模型利用ANSYS三维建模功能根据实际结构尺寸形状建立，利用对称性建立一半模型，同时将与牵引销连接的牵引板建立模型。
    计算单元选用ANSYS高阶单元solid95、solid92和表面效应单元sur154。 材料为16Mn。

FEA计算结果
    FEA计算利用ANSYS的结构分析功能完成，计算结构各部位在 水平载荷作用下的应力状态，观察结构是否进入塑性，并为下一步疲劳计算进行准备。计算所得等效应力云图如左下图。
右上图所示，结构的最大等效应力为179MPa，位置在牵引销的根部。

fe-safe疲劳计算结果
    将FEA有限元计算的结果引入FE-SAFE疲劳计算软件，求结 构在交变应力作用下的疲劳寿命和安全系数。
    材料的疲劳数据根据SEEGER法则在FE-SAFE软件中拟合，拟合材料的应变-寿命曲线和应力-寿命曲线如下：
    疲劳寿命计算结果如左下图，图中数据为对数表示的循环次数。由图中可见，结构在给定的工况下，结构最小疲劳寿命为106.544=3499451次。
    结构在循环500000次时的安全系数计算结果如右上图。 图中可见，结构的最小安全系数为1.29，薄弱位置在牵引削的根部两侧。根据规范要求，牵引销的疲劳寿命满足设计要求。
结论
    利用ANSYS建模功能建立了半挂车牵引销和牵引板的几何模型、根据实际材料模型和载荷工况，对半挂车牵引销的疲劳强度进行了分析。计算结果表明，在给定工况下结构的最低循环次数为3499451，安全系数为1.29。计算结果表明，结构满足规范要求。