CAE分析报告在自卸车上装设计中的应用.doc

CAE分析在自卸车上装设计中的应用-汽车 CAE分析在自卸车上装设计中的应用 李兵 LI Bing 陕西汽车控股集团有限公司 陕西宝鸡722405 摘要：利用CAE分析工具对一款自卸车车箱进行了有限元分析，即在厢体水平及举升至500两种工况下分别对副纵梁为矩管和槽钢两种结构进行了计算分析，并得出矩管作为车箱纵梁优于槽钢的结论，为今后类似的设计改进提供了参考。 关键词 ：自卸车有限元模型最大应力安全系数 中图分类号：U469.4.02 文献标识码：A文章编号：1004-0226(2015)02-0098-03 1前言 传统意义上产品的设计验证主要靠经验分析、公式计算以及样件、样品的台架试验或搭载试验。随着计算机辅助分析的出现，CAE工具越来越多地应用到产品设计中，通过CAE分析结果，对设计工程师提供帮助，使设计人员对设计结构、材料选择等进行改进和优化，从而取得较好的设计效果。 自卸车结构主要以钢板、矩管、槽钢为主，采用焊接方式进行连接。由于其使用工况较为恶劣，所以设计时需要充分考虑，并对某些结构和部位进行重点分析。本文针对某款自卸车车箱进行CAE分析，得出各部位受力和位移情况，为设计方案的改进提供技术依据。 2自卸车配置及参数 设计开发的自卸车车箱尺寸为5 800 mmx2 300 mmxl 130mm（长×宽×高），四纵梁结构，其中副纵梁设计为矩管和槽钢两种结构，以便于对比分析，设计中使用的材料及属性如表1所示。 3模型建立与过程分析 3.1模型建立与工况 对车箱建立CAE分析模型，采用HyperMesh进行前处理，并采用Radioss求解器进行静强度分析，用HyperView进行后处理。车箱的静强度模型如图1所示。 其中支架为四面体、六面体单元，纵梁为壳单元，连接单元为RBE2+CBeam单元，单元平均尺寸为5～10 mm，统计节点数为1 375 373，单元数为1 534 265。根据自卸车使用工况，确定以下两种分析工况。 3 .1.1工况1 举升初始阶段，车箱底板与地面水平角度为00；后翻转轴两端约束：左端DOF=123，右端DOF=3；举升油缸支撑约束：左端DOF=23，右端DOF=3：载荷：40 t静水压力施加于车箱内侧。 3.1.2工况2 举升卸载阶段，车箱底板与地面水平角度为500，约束及载荷同工况1。 3.2计算结果 3.2.1工况1计算结果 车箱底板与地面水平角度为Oa时，底板应力计算结果如图2所示，车箱总体应力计算结果如图3所示，底板位移计算结果如图4所示，车箱总体位移计算结果如图5所示。 3.2.2工况2的计算结果 大箱底板与地面水平角度为500时，底板应力计算结果如图6所示，车箱总体应力计算结果如图7所示，底板位移计算结果如图8所示，车箱总体位移计算结果如图9所示。 4分析结果 工况1中，底板纵梁为矩管的车箱在载荷40 t的情况下，安全系数大于1，满足设计要求；但底板纵梁为槽钢的车箱安全系数仅为0.87，不满足设计要求。 工况2中，最大应力均转移至翻转支座与底板连接位置附近，且底板纵梁为槽钢的车箱相对于底板纵梁为矩管的车箱的最大应力较大，所以采用矩管作为车箱纵梁的设计方案优于采用槽钢的方案。 5结语 本文利用CAE分析工具对一款自卸车车箱进行了有限元分析，根据分析结果，在设计时，将车箱底板纵梁由槽钢结构改为矩管结构，有效解决了自卸车车箱在恶劣工况下出现的纵梁开裂、底板变形等问题，使车箱整体强度和可靠性得到较大的提升，提高了用户满意度。