問題描述
半挂車牽引系統在工作過程中受到向前和向後、橫向搖擺力矩、垂直方向和向上等多種載荷作用，工況比較複雜。牽引銷作為重要的承載部件，對其疲勞特性提出了較高要求。因此針對某牽引銷進行分析，計算在其?73軸徑在受到水平方向0.4?29噸交變載荷情況下的疲勞壽命和循環500000次時的安全係數。
計算分為兩個部分，首先進行結構分析，得到牽引銷的應力應變數據，然後進行疲勞得到牽引銷的疲勞壽命，並根據設計壽命求出安全係數。
計算模型
計算模型利用ANSYS三維建模功能根據實際結構尺寸形狀建立，利用對稱性建立一半模型，同時將與牽引銷連接的牽引板建立模型。
計算單元選用ANSYS高階單元solid95、solid92和表面效應單元sur154。 材料為16Mn。
FEA計算結果
FEA計算利用ANSYS的結構分析功能完成，計算結構各部位在 水平載荷作用下的應力狀態，觀察結構是否進入塑性，並為下一步疲勞計算進行準備。計算所得等效應力雲圖如左下圖。
右上圖所示，結構的最大等效應力為179MPa，位置在牽引銷的根部。
fe-safe疲勞計算結果
將FEA有限元計算的結果引入FE-SAFE疲勞計算軟體，求結 構在交變應力作用下的疲勞壽命和安全係數。
材料的疲勞數據根據SEEGER法則在FE-SAFE軟體中擬合，擬合材料的應變-壽命曲線和應力-壽命曲線如下：
疲勞壽命計算結果如左下圖，圖中數據為對數表示的循環次數。由圖中可見，結構在給定的工況下，結構最小疲勞壽命為106.544=3499451次。
結構在循環500000次時的安全係數計算結果如右上圖。 圖中可見，結構的最小安全係數為1.29，薄弱位置在牽引削的根部兩側。根據規範要求，牽引銷的疲勞壽命滿足設計要求。
結論
利用ANSYS建模功能建立了半挂車牽引銷和牽引板的幾何模型、根據實際材料模型和載荷工況，對半挂車牽引銷的疲勞強度進行了分析。計算結果表明，在給定工況下結構的最低循環次數為3499451，安全係數為1.29。計算結果表明，結構滿足規範要求。
