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平地机主机架的有限元分析和强度分析

发布于:2016-04-09 18:59
有限元分析

      平地机是国内20世纪50年代发展起来的公路工程机械,现在已经得到越来越广泛的应用,其中主机架作为平地机的一个重要部件,其强度分析和刚度分析越来越受到重视。
      根据平地机设计经验和其功能需要进行全新设计的某型号马力平地机的主机架是较为复杂的焊合件结构,其强度要求在设计过程得到了充分考虑,为了减少开发成本,缩短开发周期,显著地提高产品质量,在主机架的强度设计过程中,大量的使用了有限元分析技术,本研究利用有限元分析平台,对全新设计的机架进行了校核计算。根据计算结果选用成本较低的材料和选择合适的结构形式避免共振破坏。
      平地机主机架是典型的工程机械常用的焊合件结构,现有Q235和Q345两种材料类型可供选择。利用Pro/E建模,并利用ANSYS与Pro/E的无缝连接,接口将三维模型导入,从而最大限度地保证模型数据的完整,三维模型以及主车架的主要约束条件如图所示。
      根据平地机的最大功率210马力,转向油缸最大压力为16 MPa,在前机架和后机架铰接处,施加59 MPa的压力,转向油缸铰接处,施加46.55 MPa的压力。驾驶室等效压力为35 KPa。在驱动桥的固定处施加固定约束模拟驱动桥与主机架的螺栓连接,由于主机架本身的质量较大,在计算过程中充分考虑了机架本身的质量,取其密度为7850kg/m3,通过计算程序自动计算其重心,并施加重力。使用SOLID45单元对主机架进行网格剖分,模型如图所示。
      建立有限元模型是有限元分析的关键步骤,模型的准确与否直接影响最终的分析结果。力学模型既要反映部件的主要特征,又要在保证分析精度的条件下,尽量简化模型,以加快计算速度,降低因单元异化而造成的计算报错,所以在建模的过程中,本研究简化零件本身的一些特征。
      对有限元模型施加以上的边界条件后,进行静力学分析,图为主机架整体的应力云图,从图上可以看出,整个主机架的应力分布并不明显,车架的最大应力出现在铰接架和厚板的连接处的后面(NODE 200),最大应力为128 MPa。为了更加准确地反映主机架的应力分布情况,大家对局部的单元进行分析,图为主机架所示的最大等效应力处的部分单元的等效应力。图为铰接架等效应力云图,最大等效应力为63 MPa,它出现在转向油缸的压力线方向上。图为后桥固定处的等效应力云图,最大等效应力为54 MPa。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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