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有限元法作為一種結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析的數(shù)值計(jì)算方法，目前在車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)輕量化設(shè)、動(dòng)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(jié)構(gòu)受計(jì)算規(guī)模限制，通常采用梁單元模擬車架各縱、橫梁結(jié)構(gòu)，此類有限元模型能較好地反映結(jié)構(gòu)剛度特性，卻沒有辦法準(zhǔn)確分析應(yīng)力狀況。
由于重型貨車車架主要由一系列形狀復(fù)雜的薄壁件組成，故采用板殼單元對(duì)其主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格離散能在保證分析精度的前提下適當(dāng)減小分析規(guī)模，平衡軸支架等部件采用實(shí)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(jié)構(gòu)的建模是車架有限元建模的關(guān)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(diǎn)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(jié)果，對(duì)橫梁與縱梁連接部位、縱梁變截而等應(yīng)力較高區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化，以保證重點(diǎn)強(qiáng)度關(guān)心區(qū)域的計(jì)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(gè)節(jié)點(diǎn)，130321個(gè)單元。
根據(jù)重型貨車實(shí)際工作時(shí)的受力狀況和車輛試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，車架的靜態(tài)分析包括彎曲工況分析和彎曲扭轉(zhuǎn)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(shí)的狀態(tài)，彎曲扭轉(zhuǎn)組合工況指汽車以滿載低速行駛于壞路而上，且4個(gè)車輪中3個(gè)車輪處于同平而位置不變，而另一個(gè)車輪向上抬高一定距離時(shí)的狀態(tài)，分析中將軸荷分配較小的橋的一個(gè)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(gè)端點(diǎn)(共3點(diǎn))傳遞至副車架，該工況也成為可能的危險(xiǎn)工況。本研究將針對(duì)上述3種工況進(jìn)行強(qiáng)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(dòng)力傳動(dòng)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(dòng)計(jì)入，懸架與車架連接處按自由度禍合處理。假設(shè)輪胎剛度較大，約束懸架與車輪連接處節(jié)點(diǎn)以消除整個(gè)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。
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