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车架的弯曲工况下纵横梁的有限元分析

(2024-02-23 20:50:41)
标签:

有限元分析

有限元软件

有限元

强度分析

结构分析

编辑:杭州那泰科技    www.nataid.com


为便于有限元分析结果的比较说明,根据计算结果取6个关键点作为应力结果的主要考查点。如图所示,这些关键点分别为纵梁第三横梁上弯边(P)、纵梁第一变截而上、下弯边(PZP)、首梁与纵梁连接处附近(P5P6)。以举升弯曲工况为例,纵梁VonMises等效应力分布如图3所示,其中最大应力区域为车架前部变截而上、下弯边内缘与外缘;主纵梁位于第三横梁前部上弯边外缘;纵梁位于第六横梁和第七横梁附近上、下弯边处。3种不同工况下车架各关键点等效应力值列于表1

综合表1计算结果,可得如下结论:

a.与举升弯曲工况相比,非举升弯曲工况下车架的承载情况较为恶劣。其主要原因在于,非举升弯曲工况下,货箱重量通过前后悬架间的支撑点传递给车架,4点受力约占货箱总重的2/3,远大于举升弯曲工况下相应的载荷(约占货箱总重的1/2)

b.非举升弯扭工况下车架的承载情况最为恶劣,主纵梁第三横梁前部上弯边外缘,第一变截而上、下弯边外缘等多处等效应力数值超过材料屈服极限(370MPa),因此需考虑选择更高强度的车架材料或对车架结构进行适当修改。

将上述结构分析的应力危险点与静载作用下的弯、扭强度试验结果对比可知,两者分布位置与规律相同,从而证明所建立的车架有限元模型具有合理性和有效性。

根据有限元分析结果可知,车架非举升状态下的弯曲工况和弯扭工况相对较为危险,尤其弯扭工况下车架危险点分布多、应力值高,且危险部位与实际车架断裂部位基本一致,故结构改进方案的提出主要针对弯扭工况进行。另外,针对弯扭组合工况的结构改进方案对弯曲工况下的车架应力分布同样具有改善作用。

      根据车架工况特点,车架局部强度不足与整个纵梁的抗弯或抗扭能力不足有关。本文虚拟地将各个横梁的弹性模量数值增大,从而提高了车架的抗扭能力,重新计算发现各点等效应力值下降幅度较小。该计算结果表明,该车架强度薄弱环节并非由于抗扭能力不足造成,改进方案应从提高纵梁结构抗弯的角度入手。降低弯曲应力的手段包括合理分配载荷和增大抗弯模量两种途径,在车架结构设计中,合理分配载荷通常可通过采用改变货箱位置、缩短轴距等方式实现。但由于这些方式涉及改变车架的整体结构,故不易采用。

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