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车辆车架的强度有限元分析

发布于:2018-09-18 20:52
有限元分析

      车辆车架是发动机底盘、车身各主要总成的安装基础,是车辆中的主要承载部件,所以车架的强度和刚度在车辆总体设计中十分重要,深入了解车架的强度特性是车架结构设计改进的基硷过去对车辆车架的设计与有限元分析主要考虑静强度,考虑车辆行驶中受动载时的情况在最大静载前乘一个较大的动载系数。当今,对车辆轻量化和降低成本的要求越来越高,车架强度研究应更为精确,现在计算机应用已比较普及,国内外汽车行业已将有限元法应用于车架强度计算,有限元方法分析数据运算速度、分析成本低、计算精度、模型修改比较方便,使车架的动态分析成为可能,本研究采用试验和有限元法对某型车架进行了强度研究。
      传统的车架有限元模型一般采用梁单元,该方法简单方便,但在有些情况下精度不高,如在货厢上采用梁单元则过于简化采用梁单元和板壳单元联合建立有限元模型,既具有较高的精度,结构又不至于太复杂在计算车架强度时,考虑了货厢对车架强度刚度的影响。车架整体采用了梁单元,而货厢则采用了梁单元和板壳单元的结合;车架计算的成败在很大程度上还取决于边界条件的处理,载货车辆的车架通过钢板弹簧与车轮相连,由于轮胎的变形相对是很小的,故可处理为车架通过悬架弹簧与大地(基础)连接,为了模拟悬架弹簧,本研究用杆元模拟前后悬架,图为车架有限元计算模型(载荷在整个货厢内均匀分布工况),将该车架离散为468个梁单元16个杆单元。根据已建立的数学力学模型,在微机上进行计算,载荷在整个货厢内均匀分布工况下的部分计算结果见表。
      在有限元分析的基础上进行车架强度试验,以验证计算的正确性静态应力测试选择了28个测点(布片方案从略),试验及加载工况和计算时相同,试验与计算结果基本吻合,载荷在整个货厢内均匀分布工况下,计算和测量结果比较见图。
      研究结果表明,载荷在整个货厢内均匀分布工况下车架的危险截面在中靠前部,其它部位强度足够,和传统设计计算方法相比,用有限元法的计算速度快,结果比较准确,计算和试验结果的吻合程度较好。



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