混凝土搅拌车车架优化分析

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1、：—--{卜一瞬野Qjc矗es矗eji引言在典型工况下的应力分布规律，找出原结构中设计的不合随着国内经济建设的发展，混凝土的需求越来越大。理地方，并针对性地提出改进措施，最后用有限元计算和混凝土搅拌车正是将搅拌站生产的混凝土送往需要工地的试验验证了优化结构的合理性。一种工程用车。在运送过程中，搅拌筒不断旋转搅拌，以1原结构应力分析防止搅拌简内的混凝土凝固。通常为了追求经济效益，搅1．1基本结构拌车一次运送的混凝土较多，整个车的载重量较大，因整体上看，原结构可分成四个大构件：主车架、副车此，车辆的安全性能和使用寿命引起了人们的关

2、注。混凝架、前台、后台。除此之外，还有一些连接件、加强板。土搅拌车架一般由主车架和副车架组成，两者通过一系列由于结构主要为板结构，为方便建模，对所有板件抽取中的连接件相连，从受力分析上看，大部分搅拌车结构都是面，采用壳单元进行建模。利用绑定接触模拟各个构件之通过在车架上的前后台支撑来承受搅拌简内混凝土的重间的焊接连接，焊点模拟构件之间的螺栓连接和铆接。根量，车架和前后台支撑的强度和刚度性能对车辆的安全性能和使用寿命起着决定性的作用。据需要，模型一共定义了66个接触和48个焊点。划分单元时，单元尺寸为6mm。整个模型一共包含l9

3、9468个节点，以前，对于车架强度的分析，一般都利用试验来进行。然而。试验会耗费大量的人力物力财力。近年来，随l93858个单元。着有限元技术的发展，利用有限元方法来分析车架的强度1．2边界条件受到了人们的欢迎。有限元分析软件众多，其中Ansys公从实际来考虑，结构是由左右各三个轮胎通过钢板弹司推出的软件有限元分析软件workbenclx由于其易用性和簧和悬挂结构来支撑的。在进行有限元模拟时，在钢板弹参数化建模的特性，非常便于应用在结构优化设计方面。簧和悬挂结构与车架的连接区域上施加边界条件，约束此本文利用有限元软件workb

4、ench，计算车架和前后台支撑区域内节点的垂向和纵向位移。同时，为了避免出现刚体oS网—卜同^Qieesheii位移．将其中一个区域的横向位移也进行了约束。在workbench中，这些约束由APDL命令给出。1．3工况分析由于混凝土搅拌车主要是将混凝土从搅拌站送往需要的工地，路况变化大，且作为车辆运输，行驶状态也经常发生变化。为了简化计算，将搅拌车的行驶状态可以分为匀速行驶、减速行驶、加速行驶、转弯行驶四种基本状态。本文以这四种基本状态为典型工况，采取准静态的形式，将加速度载荷转换为力载荷施加，分析了原结构的应力分布情况。载荷

5、分析如图l。图2匀速行驶时结构的应力云图由图2可知，匀速行驶时，应力较大的部位主要是前台与副车架相连的部位、后台与副车架相连的贴板部位以及车桥横梁边界附近的部位。其中，最大应力在车桥横梁的边界附近，最大值有240．54Mpa，后台前贴板处的应力值较大，略高于l90Mpa，前台前面板与车架连接处应力最大值超过了140Mpa。横梁上大部分应力值均在l0Mpa以下，只是在与车架连接部位应力值较大。车架上，后台与车桥横梁之间的部位应力值相对较大，大部分在60～90Mpa之图1载荷分析图间。前台与后台上的各个面板的应力值不大，大部分低于

6、其中，m为搅拌简中混凝土的质量，a为车行驶的加速40Mpa，只是在与车架的连接处有应力集中，应力有度，ma为惯性力，根据达朗贝尔原理，其方向与a的方向相140Mpa左右。反。G为混凝土的重力，G=mg，g为重力加速度。F为前同样可以得到其他几种工况下的应力分布。减速行驶台支撑对搅拌筒的竖直方向的作用力，F为前台支撑对搅时，前台受力较大，后台受力较小。因此，与匀速时比拌简水平方向的作用力，F为后台支撑对搅拌简的支持较，后台部位的应力有明显的降低，而前台部位的应力值力，其方向与后台顶面垂直。通过静力平衡分析，即可求略有提高。其中，

7、最大应力在前台前面板下端与副车架相得F、F、F的大小和方向。根据牛顿第三定律，得到前连处，最大值有357．5Mpa。加速行驶时，前台受力较小，台支撑和后台支撑受到的力的大小和方向。四种基本工况后台受力较大，与匀速时比较，后台部位的应力有明显的的载荷如下：提高，而前台部位的应力值略有降低。其中，最大应力在(1)匀速行驶时，F=l5189lN，F=一33000N，车桥横梁边界附近，最大值有336．62Mpa。转弯行驶时，F=l36428N；整个车架都受到扭转的作用，使整体应力值有所增加，并(2)减速行驶时，F=l64I27N，F，

8、=l5264lN，且转弯外侧的值明显较转弯内侧大。其中，最大应力在后F=l23749N；台后面板与副车架连接附近，最大值有367．48Mpa。各种(3)加速行驶时，F=l50950N，F，=23783N，工况下典型位置的应力值见表1。FN=l37329N；表1各工况典型位置应