汽車貨箱的有限元強度分析

2013-06-19 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

在礦用汽車的設計中,貨箱的設計比較重要,盡管它的結(jié)構(gòu)比較簡單,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SAC—3723—45 t礦用汽車貨箱強度進行分析,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板的部位都是結(jié)構(gòu)強度考察的要點。因此綜合考慮各方面因素,采用三維實體單元對貨箱建立模型,對重點部位進行詳細地描述。

1 貨箱的分析模型

以計算機輔助設計(CAD)軟件為工具,根據(jù)設計加工圖紙建立貨箱的整體三維實體模型,因為考慮到貨箱的結(jié)構(gòu)尺寸的龐大和重要部位細節(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)或簡化處理(如貨箱的加載等)。貨箱的有限元離散建立在三維實體模型的基礎上,考慮到結(jié)構(gòu)和載荷的對稱性,取結(jié)構(gòu)的1/2進行分析,取結(jié)構(gòu)的1/2進行離散。再利用結(jié)構(gòu)的對稱性生成1/2分析模型。在離散過程中將1/2的貨箱進行網(wǎng)格劃分,部分細節(jié)采用種了節(jié)點進行控制,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)量又能保證對相應細節(jié)的詳細描述,為保證分析的精度和網(wǎng)格劃分的便利,選取10節(jié)點的四面體單元進行網(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。

汽車貨箱的有限元強度分析ansys workbanch圖片1

汽車貨箱的有限元強度分析ansys workbanch圖片2

2 貨箱的強度分析

    2.1有限元強度計算的主要結(jié)果

    根據(jù)礦用汽車的裝卸情祝及運載情祝(見表1),主要對以下2種情祝的載荷方式進行計算:

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(1)裝載時沖擊裝載方式

第1次載荷采取一個隨機沖擊載荷;第2次采取3個隨機沖擊載荷。第1次的載荷F=10000N,第2次的載荷F=8000 N。計算結(jié)果如圖3,圖4所示。

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(2)平裝和1/2堆裝方式

平裝時整車的載重是45 t,1/2堆裝時的載重是65 t。計算結(jié)果如圖5,圖6所示。

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2.2計算結(jié)果與理論計算結(jié)果的比較

根據(jù)第二強度理論,計算得出在沖擊、平裝和堆裝的情祝分別得出其最大的應力值。在沖擊點處產(chǎn)生了最大的應力值,在平裝時,在貨箱的底板也產(chǎn)生了最大的應力值204 MPa;而在堆裝時,其產(chǎn)生了最大的應力值281 MPa。

有限元分析與理論計算結(jié)果的比較,如表2所示。

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3 結(jié)語

(1)本文應用CAD和FEM技術(shù),對礦用汽車貨箱的有限元強度進行了分析,選用10節(jié)點的四面體單元進行網(wǎng)格劃分,解決了結(jié)構(gòu)尺寸龐大,細節(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)強度分析。

(2)分析計算結(jié)構(gòu)表明,新設計的SGA3723—45 t礦用汽車的貨箱整體強度滿足GB 1591—88規(guī)范要求。對實車的理論計算結(jié)果分析說明,模型設計合理,計算結(jié)果可信。

(3)在結(jié)構(gòu)設計階段,充分應用CAD, FEM等先進的現(xiàn)代數(shù)字設計技術(shù),及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),有效進行結(jié)構(gòu)的改進,使貨箱結(jié)構(gòu)設計更加合理,為車體設計提供了科學的理論依據(jù)。

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