电动轮自卸车是露天矿山场所主要运载装备,其载重量达数百吨,每日工作时间接近20小时,且矿山道路高低起伏,路面坑洼不平,致使其工作环境十分恶劣。而车架作为主要承载部件,其结构的力学性能好坏与疲劳寿命的长短直接决定车辆是否能够安全运行。然而,在传统经验式车架设计过程中,往往将其材料的力学性能参数作为定值,并未考虑车架在实际加工制造过程中材料性质、加工制造及测量装配中存在随机不确定性因素的影响。因此,本文结合盲数理论、区间数等方法研究了车架的结构性能,开展车架模糊多目标拓扑优化与疲劳寿命评估,并对其进行了抗疲劳轻量化设计研究。本文的主要研究内容如下:1.本文在充分考虑材料以及结构中所存在的不确定性因素下,首先,基于盲数理论与车架母材实验数据以及有限元仿真分析推导出车架材料的许用区间强度、许用区间弯曲刚度和许用区间扭转刚度。其次,利用拉丁超立方抽样技术对车架所在水平弯曲工况、紧急制动工况、扭转工况等极限工况下的区间动应力以及弯曲刚度、扭转刚度进行区间评估,评估结果表明:紧急制动工况下的车架区间强度与动应力区间发生干涉,且抗弯刚度和抗扭刚度均有待提高。2.针对车架刚强度不足的问题,首先建立车架不同工况下单目标拓扑优化函数。其次,基于模糊满意度变权重法动态分配各单目标权重系数,在考虑车架寿命条件下建立疲劳应力约束。通过Opti Struct求解器进行车架结构模糊多目标拓扑优化,获得满足车架刚度以及动态频率要求指标的新车架结构,最后进行拓扑结构的重构,为新车架进行区间多目标优化提供基础。3.本文基于少量样本数据和区间方法,提出了一种区间应变能量密度疲劳寿命预测模型,首先,基于区间方法对少量应变能量疲劳寿命数据进行重新排列组合,扩充了数据拟合序列,构造出区间应变能量密度-疲劳寿命曲线。其次,在电动轮自卸车车架有限元模型有效性得到保证的基础上,开展了车架在等效载荷下的非线性有限元分析,然后根据应力应变响应计算危险点总应变能密度,基于区间应变能密度法预测车架区间寿命。最后以车架疲劳寿命与重量为优化目标,并建立其与不同车架母材板厚的区间多目标优化数学模型,在保证近似模型准确性的基础上,基于非支配排序多目标遗传算法进行全局寻优,获得最优Pareto解。优化结果表明:优化后的车架结构疲劳寿命提升了61.2%,同时车架重量较优化前下降13.2%,且与拓扑优化前的原始车架相比下降5.7%。综上所述,本文基于区间方法对车架结构性能及优化设计进行了较为细致且系统的研究,为今后设计电动轮自卸车车架结构提供了新的参考思路。