强度刚度的基础问题1009

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1、新人培训资料　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2008.10.7关于强度和刚度车体的刚度决定汽车的性能和品质，应该在开发的最初阶段首先考虑。根据车体刚度，车门和背门等开口部位出现不同的位移。如果汽车的刚度低，抬高一边的车轮的时候就有可能出现打不开车门/背门等情况。而且因其开口部的位移较大，当汽车在长时间在不平路面行驶过程中，开口部拐角处会出现龟裂等现象而出现破损。车体的固有振动数与刚度有密切关系。因此，分析车体的固有振动数的时候需要同时分析车体刚度。最近上市的车型中也有通过提高车体扭转刚度来提高操作稳定性的案例。这次的培训内容是，通过讲解下面的问题请

2、大家掌握车体刚度的基础知识。问题：如下图长（L）、厚度（ｔ）、宽（ａ×ａ）的横梁加载（P）时，分析此横梁能否承受上述负荷？如不能的话，有哪些对应方案？尺寸如下并两端的支撑点及受力点不出现变形。　Ｌ：１５００ｍｍ　ａ：１００ｍｍ　Ｐ：１０００Ｋｇ≒１０ＫＮｔ：１．０ｍｍ　材料：允许应力为２０Ｋg/ｍｍ２的钢板方案分析：　断面２届惯性力矩（Ｉ）6.46×105mm4断面系数（Ｚ）1.29×104mm3①　b×hAyA*yA*y2I0①100×1100999.90×1039.80×105-　　　　　　　　　　②　　　④　②1×989849.54.85×1032.40×105

3、7.84×104③100×110010000-y④1×989849.54.85×1032.40×1057.84×104∑3961.96×1041.46×1061.56×105　　　　　　　　　　　　　　　④　y=∑Ay/∑A=49.5mm　I=∑Ay2＋∑I0－y2∑A=6.46×105mm4Z=I/(a/2)Mmax=P/2×L/2σmax=Mmax/Z=29.1Kg/mm2　>20kg/mm2（允许值）所产生的应力大于允许应力值，因此出现破损，需考虑改善方案。方案１　使用30Kg/mm2以上的高强度钢板　　　（I=6.46×105mm4,δ=5.2mm）方案２　加

4、大横梁的板厚　使产生的应力在允许值以下的断面系数为Mmax,σmax=Mmax/Z　、所以需要的断面系数为Z=1.88×104mm3当t=1.5mm时　Z=1.91×104mm3　可以使用厚度1.5t的普通钢板　　　　　　　　　　　（I=9.55×105mm4,δ=3.5mm）方案３　加大断面100　　132　　　　　100132Z=1.90x104mm3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（I=1.25×106mm4,δ=2.7mm）方案４　追加加强件　加强材料的使用范围：　根据惯性矩（M）的分布和允许应力值可以求得加强材料的使用范围。　M=P/2＊

5、Ｘσ=M/ZＸ=516　　　　Ｘ=516　　　　　　　　　Z=1.29×104Z=1.88×104　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（I=9.4～6.46×105mm4）参考惯性矩的分布判断以及评价　具体采用哪种方案要看当时的状况和构造。在设计工作中，当面临选择对应方案时要根据增加的重量和增加的成本作出判断。　　　　　　　　增加的重量(Kg)　　　COSTUP(日元)　　　　　备考　方案１　　0100　　　　　材料费　≒+20日元/Kg　方案２　　　2.34　　　　　　234　　　　　材料费　≒100日元/Kg　方案３　　　　0.75　　　　　　75　

6、方案４　　　　1.00300模具费用　130日元　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　加工费　冲压　10日元　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　焊接　60日元　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　材料费　　　100日元　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（设计概算）方案３大幅度提高了刚度最应与以采用，可是此方案有必要在开发初期完成。　方案１没有增加重量并提高了强度、从减轻重量方面看很适合，在遇到碰撞等大载荷而又想减少变形时应采用。但是必须注意此方案不可能提高刚度。　方案４在必须大幅度提高强度和刚度时与以采用，这时应与方案1

7、共用。　方案２在小幅度提高强度和刚度时与以采用，这时应与方案1共用。