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貨車車架是貨車的主要部件，連接著貨車的各個(gè)部分，且是主要的受力部件，因此車架的優(yōu)劣將直接影響汽車的行駛和安全性能。通過參考大量文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，在車架有限元分析方面人們往往容易將結(jié)構(gòu)的動、靜強(qiáng)度工況混為一談，認(rèn)為車架的動強(qiáng)度工況一旦滿足使用要求就不需要再進(jìn)行靜強(qiáng)度分析，且在車架動強(qiáng)度分析中往往把搓板路工況歸結(jié)到扭轉(zhuǎn)工況中去對待，而不是單獨(dú)地拿來分析和對待。本研究在有限元分析的基礎(chǔ)上對以上兩點(diǎn)進(jìn)行分析和說明，并對車架動強(qiáng)度分析中的彎扭、扭轉(zhuǎn)工況提出了一種施加強(qiáng)制位移來代替以往施加力的加載約束方法，并對此進(jìn)行驗(yàn)證。
首先在CATIA中按照尺寸建立好車架的模型，為了方便表述，對建好的車架模型進(jìn)行如圖所示的標(biāo)示。
將建立好的模型保存成STP格式直接導(dǎo)入Hypermesh進(jìn)行中面抽取，大大提高了建模效率然后在中面上劃分網(wǎng)格，賦值材料(Q235)和屬性，然后嚴(yán)格按照實(shí)際情況進(jìn)行載荷施加，施加載荷后如圖所示。
通過研究車架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下的各工況來論述其加載和約束。
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析分為結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度分析和結(jié)構(gòu)動強(qiáng)度分析。結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度工況比較簡單，一般只考慮純彎曲工況和彎扭工況，而結(jié)構(gòu)動強(qiáng)度分析中有滿載彎曲工況，因此容易將動、靜強(qiáng)度分析里面的彎曲工況混為一談，認(rèn)為車架動強(qiáng)度分析中的滿載彎曲工況滿足了使用要求就不需要再進(jìn)行車架靜強(qiáng)度的純彎曲工況分析，其實(shí)它們屬于不同的分析類型，一個(gè)是靜強(qiáng)度分析，一個(gè)是動強(qiáng)度分析。
在結(jié)構(gòu)動強(qiáng)度分析中，人們往往只考慮滿載彎曲、滿載扭轉(zhuǎn)、滿載制動和滿載轉(zhuǎn)彎這4種工況，而將搓板路工況忽略掉或者認(rèn)為它應(yīng)歸屬于扭轉(zhuǎn)工況。其實(shí)搓板路工況是一種非常常見的工況，需要進(jìn)行獨(dú)立的強(qiáng)度分析，其模擬的是貨車在越過凹坑時(shí)其前輪往往會同時(shí)抬起落下，扭轉(zhuǎn)工況模擬的是一輪抬升一輪懸空的狀態(tài)，二者是不同的工況。根據(jù)國標(biāo)新車必須在類似搓板的實(shí)況路上進(jìn)行測試合格才允許出廠，由此說明了搓板路工況的獨(dú)立性，因此在結(jié)構(gòu)動強(qiáng)度分析中應(yīng)將二者視為不同的工況來對待。加入搓板路工況后車架動強(qiáng)度分析組成了完備的車架分析5工況：滿載彎曲工況、滿載扭轉(zhuǎn)工況、滿載制動工況、滿載轉(zhuǎn)彎工況和搓板路工況最后在彎扭、扭轉(zhuǎn)工況分析上提出一種新的加載約束方式，以方向上的強(qiáng)制位移X(大小根據(jù)車型而定)來強(qiáng)迫車架達(dá)到工況的要求，因?yàn)橥ㄟ^施加位移可以觀察車架的變形，準(zhǔn)確地模擬彎扭、扭轉(zhuǎn)狀態(tài)，而不是通過施加力的方式進(jìn)行。
根據(jù)貨車在實(shí)際運(yùn)行中的受力狀況列出了動、靜強(qiáng)度分析的各工況約束，數(shù)字1,2,3,4,5,6分別為約束在X方向的平動自由度、Y方向的平動自由度、Z方向的平動自由度、X方向的轉(zhuǎn)動自由度、Y方向的轉(zhuǎn)動自由度、Z方向的轉(zhuǎn)動自由h。
純彎曲工況模擬的是車輛靜止在水平路面時(shí)車架的抗彎特性。其狀態(tài)是四輪著地，必須約束其垂直方向上的位移。經(jīng)計(jì)算分析得出車架的總體應(yīng)力、位移分布云圖如圖所示。
彎扭工況模擬的是車輛靜止時(shí)四輪不在同一水平面上的狀況。約束情況見表，從前面的敘述可知通過加力使其達(dá)到彎扭狀態(tài)是不準(zhǔn)確的，這里通過強(qiáng)制位移來體現(xiàn)比較合理。計(jì)算分析得出車架的總體應(yīng)力、位移分布云圖如圖所示。
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