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文章来源:宝瑞机械网  |  2023-04-19

一种改装载货汽车大梁有限元分析

载货汽车的大梁承担发动机、车身、底盘、货物和乘客等质量,而且还承受汽车行驶时所产生的各种力和力矩,改装载货汽车的大梁可靠性火系到整车能否正常运行和整车安全性。通过对一种改装载货汽车的大梁有限元分析,其计算结果可作为结构改进设计的基础,对可能存在不合理的结构设计方案进行改进,节约了成本,提升了进行改装的汽车产空分设备品质量。

1、改装载货汽车大梁有限元分析

该车型大梁上要由薄壁钢板折弯、冲压而成的纵梁、横梁和附件构成,结构图如图1所示。

利用3D软件进行实体建模,导入ANSYS软件中进行有限元分析,包括单元的划分、边界条件(1)几何模型的离散和单元类型选择已有的研究文献表明,板壳单元对几何模型进行离散效果鸭子养殖比一维梁单元离散效果好[1,2],且其四边形单元的有限元分析结果要优于三角形单元。在本次的大梁有限元分析过程中,主要选用板壳单元模型,将载货汽车的大梁离散为一系列单元,各单元在节点处相联,相邻单元之间通过公共节点可以传递力和力矩。

根据大梁的实际情况,选取4节点的ANSYS的She1163单元,She1163单元是一个弹性壳单元,承受法向载荷和可承受而内张力载荷,在单元的每个节点上具有六各自由度;铆钉和螺栓联接采用实体单元简化;大梁上的孔采用内八角形,其八角形点与四个实体单元相连。车厢及货物通过木块将载荷传递给大梁,车厢与大梁通过U型螺栓及连接块上的螺栓连接。车厢建模采用三维梁单元,车厢与大梁之间联接的两块木块采用壳单元简化,货车的车厢与大梁之间的作用力简化以集中力形式传递。

(2)边界条件的处理

大梁的约束条件是计算大梁上各节点的位移和应力的基础。

轮胎刚度比板簧的刚度大,在本次分析计算过程中将它看成是刚性的。选取约束刚性单元在前后轮中心线位置上的节点,作为整车约束。根据大梁的材质,弹性模量E为217000(MPa);泊松比μ为0.如何从发展的高速度转向高质量26。

(3)载荷的处理

该载货汽车运输装载货物时作用于大梁上的载荷包括:静态载荷和动态载荷。静态载荷包括大梁本身重量、车载附件的重量、货箱重量、驾驶室重量等,动态载荷包括装载物品重量引起的载荷、车辆的动力传动系统的载荷、悬挂系统的动态载荷等。

大梁本身重量等以分布载荷的形式平均分配作用在大梁的各单元上;驾驶窜和货箱重量等以集中载荷的形式分别分配到相应的支承节点上;考虑到货厢纵梁的下表而和载货汽车大梁纵梁的上表面之间用垫木连接,货厢建模采用三维梁单元,木块采用壳单元进行模拟,将载荷传递给大梁;货箱装载货物的质量简化为等效载荷施加到大梁相应部位等。

(4)计算分析

(1.)该载货汽车大梁的强度计算分析,考虑到福建有的地办尤其是山路不平,出现弯扭幅度较大,分别将大梁右前轮悬空和轻量化研究方向负责人Frank Henning博士对恒瑞的肯定及赞美溢于言表右后轮悬空曲种工况进行模拟,载货汽车动荷系数取为2.0,采用对大梁的最大竖向变形位移,即

Vmax(x)≤[V] (1)

式中, Vmax(x)为弯扭联合工况下车架产生的最大竖向变形位移; [V]为弯扭联合工况下车架最大竖向变形位移的许可值,取值为30mm。

(2)该大梁在弯扭联合应力状态下,采用第四强度理论约束大梁的应力,即

σxADSL≦[σ] (2)

式中,σx为VonMises平均等效应力;[σ] 为大材料的许可应力,考虑到改装时对大梁的影响,比原许可应力值时减小15MPa,考虑到福建山路特点其安全系数取1.5,[σ] 取值为223、安装咨询5 MPa。

在急刹车瞬间,货厢内的货物位置可能出现前、后快速移动较多距离,可能产生较大冲击力,将对大梁产生较大的动态弯曲应力,计算分析檄复杂种植机。本次分析进行简化,在弯扭联合应力作用下,较薄弱部位简化为大梁的中间处和货厢长度的中间位置两种情况进行分析。

(3)汽车满载转弯时,车架将受到侧向离一b力的作用而产生侧向载荷,由转弯半径以及汽车的行驶车速等因素决定,并且在转弯的时候通常减速行驶。通过分别采用一个减速加速度来模拟左转弯工况和右转弯工况。

(4)在紧急制动工况,在计算分析过程通过增加纵向。(向)和竖直方向((Z向)的载荷方式进行模拟,本次计算制动减速加速度按22m/s²计算,动载荷取2.0。

(5)该大梁的刚度计算分析采用虚功原理的单元节点力与节点位移火系法进行。

2、分析结果应用及结构改进

利用ANSYS软件,对该大梁进行分析计算。根据有限元方法分析的结果,该载货汽车进行改装后,第3、4横梁连接处的强度不足,在改装过程中采用对第3、4横梁的连接处进行加固工艺,增加了其连接强度;改装后的大梁在安装垫木处其刚度可能存在不足,采用对安装垫木的汽车大梁相应部位进行局部加吲工艺,有效提升该车型改装后的大梁强度和刚度。改装后的货车大梁性能满足用户需要,大梁的局部提升强度工艺在实际应用中工艺性好。

3 、结语

(1)应用有限元方法进行货车改装时大梁建模和分析,可以为该载货汽车大梁改装的改进提供依据。

(2)有限元方法分析的结果,第3、4横梁连接处的强度不足和改装后的大梁在安装垫木处其刚度存在不足,为进行改装设计和工艺改进提供理论基础,提升了产品质量。

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