搜索汽车货箱的有限元强度分析
2013-06-19 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线
在矿用汽车的设计中,货箱的设计比较重要,尽管它的结构比较简单,但是它主要支撑起了车的主体框架结构,起到了装载的作用。本文以CAD软件为工具,采用ANSYS软件对SAC—3723—45 t矿用汽车货箱强度进行分析,货箱结构主要是由一些不同厚度的板材组成,它的结构简单,尺寸比较庞大。由于其尺寸的离散性比较大,板与板的焊接处及加强板的部位都是结构强度考察的要点。因此综合考虑各方面因素,采用三维实体单元对货箱建立模型,对重点部位进行详细地描述。
1 货箱的分析模型
以计算机辅助设计(CAD)软件为工具,根据设计加工图纸建立货箱的整体三维实体模型,因为考虑到货箱的结构尺寸的庞大和重要部位细节描述的必要性,将结构中不必要的环节部分忽略掉(如货箱的前沿部分、起吊座耳等)或简化处理(如货箱的加载等)。货箱的有限元离散建立在三维实体模型的基础上,考虑到结构和载荷的对称性,取结构的1/2进行分析,取结构的1/2进行离散。再利用结构的对称性生成1/2分析模型。在离散过程中将1/2的货箱进行网格划分,部分细节采用种了节点进行控制,然后组装成1/2货箱结构,这样既能保证每部分网格的质量又能保证对相应细节的详细描述,为保证分析的精度和网格划分的便利,选取10节点的四面体单元进行网格划分。图1是离散后的货箱三维模型图,图2是货箱的网格划分。
2 货箱的强度分析
2.1有限元强度计算的主要结果
根据矿用汽车的装卸情祝及运载情祝(见表1),主要对以下2种情祝的载荷方式进行计算:
(1)装载时冲击装载方式
第1次载荷采取一个随机冲击载荷;第2次采取3个随机冲击载荷。第1次的载荷F=10000N,第2次的载荷F=8000 N。计算结果如图3,图4所示。
(2)平装和1/2堆装方式
平装时整车的载重是45 t,1/2堆装时的载重是65 t。计算结果如图5,图6所示。
2.2计算结果与理论计算结果的比较
根据第二强度理论,计算得出在冲击、平装和堆装的情祝分别得出其最大的应力值。在冲击点处产生了最大的应力值,在平装时,在货箱的底板也产生了最大的应力值204 MPa;而在堆装时,其产生了最大的应力值281 MPa。
有限元分析与理论计算结果的比较,如表2所示。
3 结语
(1)本文应用CAD和FEM技术,对矿用汽车货箱的有限元强度进行了分析,选用10节点的四面体单元进行网格划分,解决了结构尺寸庞大,细节较多,网格划分的困难,成功建立了货箱的有限元模型,有效地解决了其结构强度分析。
(2)分析计算结构表明,新设计的SGA3723—45 t矿用汽车的货箱整体强度满足GB 1591—88规范要求。对实车的理论计算结果分析说明,模型设计合理,计算结果可信。
(3)在结构设计阶段,充分应用CAD, FEM等先进的现代数字设计技术,及时发现结构的薄弱环节,有效进行结构的改进,使货箱结构设计更加合理,为车体设计提供了科学的理论依据。
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