基于CATIA的路面養(yǎng)護(hù)車(chē)副車(chē)架的CAE仿真設(shè)計(jì)

2017-01-22 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

瀝青路面養(yǎng)護(hù)車(chē)是實(shí)現(xiàn)公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械化的重要裝備之一,其副車(chē)架是聯(lián)接二類(lèi)底盤(pán)與專(zhuān)用上裝的重要承載部件,它的主要功用是為了防止上裝對(duì)汽車(chē)底盤(pán)主車(chē)架產(chǎn)生應(yīng)力集中,因此其設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性對(duì)整個(gè)路面養(yǎng)護(hù)車(chē)的品質(zhì)和性能有著重要的影響。在計(jì)算機(jī)CAD/CAE技術(shù)廣泛應(yīng)用于專(zhuān)用車(chē)輔助設(shè)計(jì)和分析的今天,使得專(zhuān)用車(chē)的研發(fā)流程和時(shí)間大為簡(jiǎn)化,并且使其可靠性大大提高。

1 養(yǎng)護(hù)車(chē)概述

養(yǎng)護(hù)車(chē)是專(zhuān)門(mén)用于市政道路、高速公路和機(jī)場(chǎng)跑道等壞損路面的修補(bǔ)和養(yǎng)護(hù),是實(shí)現(xiàn)公路養(yǎng)護(hù)機(jī)械化和智能化的的重要裝備之一。路面養(yǎng)護(hù)車(chē)是由汽車(chē)二類(lèi)底盤(pán)、瀝青加熱滾筒、路面加熱墻、小型壓路機(jī)和瀝青混凝土攪拌器等組成。從發(fā)動(dòng)機(jī)取力器輸出動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)為養(yǎng)護(hù)車(chē)的上裝提供動(dòng)力,電液結(jié)合的控制系統(tǒng)確保養(yǎng)護(hù)車(chē)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和機(jī)械化。

2 副車(chē)架三維模型

該車(chē)副車(chē)架為邊梁式車(chē)架結(jié)構(gòu),主要由兩根矩形鋼的縱梁和七根內(nèi)橫梁組成,縱梁和橫梁之間采用全焊接形式連接。矩形鋼的材料是16Mn,屈服極限是345MPa。它和汽車(chē)底盤(pán)的主車(chē)架的聯(lián)接主要通過(guò)以下3種方式:1)U型螺栓,用來(lái)防止主副車(chē)架間的縱向跳動(dòng);2)止推板,用來(lái)防止主車(chē)架與副車(chē)架縱梁間產(chǎn)生相對(duì)水平位移;3)連接支架,連接支架所能承受的水平載荷較小,連接支架應(yīng)和止推連接板配合使用。圖1為基于CATIA建立的副車(chē)架的三維模型。

基于CATIA的路面養(yǎng)護(hù)車(chē)副車(chē)架的CAE仿真設(shè)計(jì)Catia應(yīng)用技術(shù)圖片1

圖1 副車(chē)架三維模型

3 有限元模型的建立

有限元模型建立的好壞直接決定了有限元計(jì)算的精度和準(zhǔn)確性,所以在建立模型時(shí)采用了自動(dòng)劃分網(wǎng)格,并手動(dòng)調(diào)節(jié)部分細(xì)節(jié)的方法進(jìn)行。首先利用CATIA的有限元分析模塊Generative Structural Analysis對(duì)該車(chē)架進(jìn)行有限元模型的建立。將車(chē)架的三維模型導(dǎo)入該模塊后,同時(shí)系統(tǒng)完成了有限元網(wǎng)格的劃分,考慮計(jì)算的準(zhǔn)確性,對(duì)某些關(guān)鍵的細(xì)節(jié)部位重新做了調(diào)整,從而手動(dòng)設(shè)定離散副車(chē)架幾何模型的單元尺寸為60mm,網(wǎng)格垂度為10mm。如圖2所示。

基于CATIA的路面養(yǎng)護(hù)車(chē)副車(chē)架的CAE仿真設(shè)計(jì)Catia分析圖片2
圖2 副車(chē)架有限元?jiǎng)澐志W(wǎng)格模型

4 典型工況的有限元分析

在建立了有限元模型并處理了邊界條件以后,就要對(duì)其典型的受力工況進(jìn)行分析了。養(yǎng)護(hù)車(chē)在行進(jìn)中工作時(shí),隨著滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)對(duì)瀝青混合料的加熱,車(chē)架的危險(xiǎn)工況是彎扭組合受力。因?yàn)楦避?chē)架在既有彎曲變形又有扭轉(zhuǎn)變形的情況下,車(chē)架受力情況最?lèi)毫?。圖3和圖4分別是副車(chē)架的第四強(qiáng)度的等效應(yīng)力圖和應(yīng)變位移圖。

觀(guān)察其應(yīng)力圖3,在彎扭載荷的作用下,根據(jù)有限元分析理論改進(jìn)設(shè)計(jì)的措施如下:主副車(chē)架緊固聯(lián)接的地方受力過(guò)大,需要進(jìn)一步加強(qiáng)其連接支架和止推板的強(qiáng)度,車(chē)架尾部的應(yīng)變(撓度)偏大,需要增加內(nèi)縱梁和加強(qiáng)縱梁的承載能力提高車(chē)架的整體剛度,這在后續(xù)的設(shè)計(jì)改進(jìn)中可以繼續(xù)完善。

5 小結(jié)

本文通過(guò)CATIA對(duì)副車(chē)架建立了三維模型,并導(dǎo)入CATIA的有限元分析模塊Generative StructuralAnalysis,對(duì)該車(chē)架進(jìn)行有限元模型的建立。通過(guò)自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式對(duì)其有限元模型進(jìn)行了劃分網(wǎng)格,使細(xì)節(jié)的計(jì)算更加精確。通過(guò)對(duì)其典型工況的有限元分析和計(jì)算,使副車(chē)架的設(shè)計(jì)更加優(yōu)化和合理。

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