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有限元法作為一種結構強度分析的數(shù)值計算方法，目前在車架的結構設計中發(fā)揮了越來越重要的作用。目前大多數(shù)的車架有限元分析研究集中在車架有限元模型建立方法結構輕量化設、動態(tài)該重型貨車車架主要組成零部件包括主縱梁、襯梁、7根橫梁、副車架、平衡軸及支架等。早期的車架結構受計算規(guī)模限制，通常采用梁單元模擬車架各縱、橫梁結構，此類有限元模型能較好地反映結構剛度特性，卻沒有辦法準確分析應力狀況。
由于重型貨車車架主要由一系列形狀復雜的薄壁件組成，故采用板殼單元對其主要結構進行網(wǎng)格離散能在保證分析精度的前提下適當減小分析規(guī)模，平衡軸支架等部件采用實體單元離散，橫向穩(wěn)定桿采用梁單元模擬，穩(wěn)定桿和車架之間的連接架由具有相同截而參數(shù)的桿單元模擬，各部分連接螺栓采用相同截而和材料的梁單元模擬。懸架結構的建模是車架有限元建模的關鍵p，s1，這里采用等剛度直梁模擬前、后板簧，梁截而寬度B和高度H滿足式HOB=KL/4E。式中，K是直梁滿足兩端約束情況下中點處的等效剛度，E是彈性模量，L是等效梁的長度。
根據(jù)初算結果，對橫梁與縱梁連接部位、縱梁變截而等應力較高區(qū)域進行網(wǎng)格細化，以保證重點強度關心區(qū)域的計算精度。最終得到的車架有限元網(wǎng)格模型如圖所示，模型包含87307個節(jié)點，130321個單元。
根據(jù)重型貨車實際工作時的受力狀況和車輛試驗標準，車架的靜態(tài)分析包括彎曲工況分析和彎曲扭轉組合工況分析兩種。其中彎曲工況指汽車以滿載在不平度較小的平坦路而上行駛時的狀態(tài)，彎曲扭轉組合工況指汽車以滿載低速行駛于壞路而上，且4個車輪中3個車輪處于同平而位置不變，而另一個車輪向上抬高一定距離時的狀態(tài)，分析中將軸荷分配較小的橋的一個車輪抬高30 cm。除上述兩種典型工況外，該車在車箱舉升開始的瞬間，車箱作用于車架的載荷通過舉升缸支座和后鉸鏈兩個端點(共3點)傳遞至副車架，該工況也成為可能的危險工況。本研究將針對上述3種工況進行強度分析，并將3種工況分別簡稱為舉升彎曲工況、非舉升彎曲工況和非舉升彎扭工況。
所考慮的載荷主要包括：滿載掛車分配到鞍座上的作用力，車架上連接的主要部件包括駕駛室、動力傳動總成、油箱、蓄電池等因重力引起的作用在各連接處的載荷，車架本身重力由系統(tǒng)加速度自動計入，懸架與車架連接處按自由度禍合處理。假設輪胎剛度較大，約束懸架與車輪連接處節(jié)點以消除整個模型的剛體位移。主、副車架之間，主縱梁和襯梁間定義為接觸邊界條件。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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