搜索汽車貨箱的有限元強(qiáng)度分析
2013-06-19 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
在礦用汽車的設(shè)計(jì)中,貨箱的設(shè)計(jì)比較重要,盡管它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,但是它主要支撐起了車的主體框架結(jié)構(gòu),起到了裝載的作用。本文以CAD軟件為工具,采用ANSYS軟件對(duì)SAC—3723—45 t礦用汽車貨箱強(qiáng)度進(jìn)行分析,貨箱結(jié)構(gòu)主要是由一些不同厚度的板材組成,它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸比較龐大。由于其尺寸的離散性比較大,板與板的焊接處及加強(qiáng)板的部位都是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度考察的要點(diǎn)。因此綜合考慮各方面因素,采用三維實(shí)體單元對(duì)貨箱建立模型,對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行詳細(xì)地描述。
1 貨箱的分析模型
以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件為工具,根據(jù)設(shè)計(jì)加工圖紙建立貨箱的整體三維實(shí)體模型,因?yàn)榭紤]到貨箱的結(jié)構(gòu)尺寸的龐大和重要部位細(xì)節(jié)描述的必要性,將結(jié)構(gòu)中不必要的環(huán)節(jié)部分忽略掉(如貨箱的前沿部分、起吊座耳等)或簡(jiǎn)化處理(如貨箱的加載等)。貨箱的有限元離散建立在三維實(shí)體模型的基礎(chǔ)上,考慮到結(jié)構(gòu)和載荷的對(duì)稱性,取結(jié)構(gòu)的1/2進(jìn)行分析,取結(jié)構(gòu)的1/2進(jìn)行離散。再利用結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性生成1/2分析模型。在離散過程中將1/2的貨箱進(jìn)行網(wǎng)格劃分,部分細(xì)節(jié)采用種了節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制,然后組裝成1/2貨箱結(jié)構(gòu),這樣既能保證每部分網(wǎng)格的質(zhì)量又能保證對(duì)相應(yīng)細(xì)節(jié)的詳細(xì)描述,為保證分析的精度和網(wǎng)格劃分的便利,選取10節(jié)點(diǎn)的四面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。圖1是離散后的貨箱三維模型圖,圖2是貨箱的網(wǎng)格劃分。
2 貨箱的強(qiáng)度分析
2.1有限元強(qiáng)度計(jì)算的主要結(jié)果
根據(jù)礦用汽車的裝卸情祝及運(yùn)載情祝(見表1),主要對(duì)以下2種情祝的載荷方式進(jìn)行計(jì)算:
(1)裝載時(shí)沖擊裝載方式
第1次載荷采取一個(gè)隨機(jī)沖擊載荷;第2次采取3個(gè)隨機(jī)沖擊載荷。第1次的載荷F=10000N,第2次的載荷F=8000 N。計(jì)算結(jié)果如圖3,圖4所示。
(2)平裝和1/2堆裝方式
平裝時(shí)整車的載重是45 t,1/2堆裝時(shí)的載重是65 t。計(jì)算結(jié)果如圖5,圖6所示。
2.2計(jì)算結(jié)果與理論計(jì)算結(jié)果的比較
根據(jù)第二強(qiáng)度理論,計(jì)算得出在沖擊、平裝和堆裝的情祝分別得出其最大的應(yīng)力值。在沖擊點(diǎn)處產(chǎn)生了最大的應(yīng)力值,在平裝時(shí),在貨箱的底板也產(chǎn)生了最大的應(yīng)力值204 MPa;而在堆裝時(shí),其產(chǎn)生了最大的應(yīng)力值281 MPa。
有限元分析與理論計(jì)算結(jié)果的比較,如表2所示。
3 結(jié)語
(1)本文應(yīng)用CAD和FEM技術(shù),對(duì)礦用汽車貨箱的有限元強(qiáng)度進(jìn)行了分析,選用10節(jié)點(diǎn)的四面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分,解決了結(jié)構(gòu)尺寸龐大,細(xì)節(jié)較多,網(wǎng)格劃分的困難,成功建立了貨箱的有限元模型,有效地解決了其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析。
(2)分析計(jì)算結(jié)構(gòu)表明,新設(shè)計(jì)的SGA3723—45 t礦用汽車的貨箱整體強(qiáng)度滿足GB 1591—88規(guī)范要求。對(duì)實(shí)車的理論計(jì)算結(jié)果分析說明,模型設(shè)計(jì)合理,計(jì)算結(jié)果可信。
(3)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段,充分應(yīng)用CAD, FEM等先進(jìn)的現(xiàn)代數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù),及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),有效進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改進(jìn),使貨箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理,為車體設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的理論依據(jù)。
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