某型装甲破障车发动机支架结构强度与轻量化优化设计

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1、万方数据2006年第2期车辆与动力技术Vehicle＆PowerTechnolo舒总第102期文章编号：1009—4687(2006)02—0034—04某型装甲破障车发动机支架结构强度与轻量化优化设计杨训敏，韩建保，程曦(北京理工大学机械与车辆工程学院，北京100081)摘要：某型装甲破障车发动机支架将承受复杂冲击载荷作用，在满足结构总体布局和轻量化设计等技术要求的前提下，支架应具备足够的强度和刚度条件．在发动机支架的重量不增加甚至减小的条件下，利用有限元仿真技术对支架结构强度和刚度条件进行优化设计，以提高其承载能力，

2、并实现轻量化的设计目标．提出的改进设计方案使支架结构在相同工况下的最大应力减小了24％，最大位移减小了66％．关键词：结构强度；轻量化设计；有限元仿真中图分类号：THl36文献标识码：AoptimizedDesignforStructuralStrengthandLightweightofEngineBracketofanA珊oredVehicleYANGXun—min，HANJian-bao，CHENGXi(SchoolofMechanical&VehicularEngineering，BeijingInstitute

3、ofTechnology，Beijing100081，China)Abstract：Theloadsactedontheenginebracketofana瑚oredvehicleduringworkingarecomplicated．Thereforethebracketshouldbe0fenou曲stren群handrigidness．Undertheconditionofthe舀VenoVeraUdesignrequirements，anoptimizeddesignschemewithrespecttothe1

4、ightweightisproposedandverifiedbyfiniteelementmethod．ThesimulationresultsshowthatthemaximumMisesstressisreducedby24％andthemaXimumdisplacementby66％inthesameloadconditions．Keywords：structurestren殍h；1ightweightdesign；finiteelementsimulation某型装甲破障车是一种集扫雷、清障等功能于一体的工程车

5、辆，其工作环境和受力状况相比其他车辆要复杂许多，因此对于该车车体结构各部位的强度及刚度都有非常严格的要求．作为发动机的重要支撑部件，发动机支架要承受发动机直接或间接产生的多种复杂冲击载荷，其地位之重要，工作环境之恶劣不言而喻¨1．对于发动机支架结构，由于其构件在几何形状、外载荷作用和约束条件等方面比较复杂，仅依靠传统的材料力学方法已难以对支架的各区域进行准确的分析．利用有限元仿真技术建立相应结构设备的数学模型，并对其进行有限元计算分析，可以在设备的设计和制造阶段有目的进行定量修改，可大大减少由于盲目修改而引起的不必要损失

6、，而使结构趋于完善旧，3J．作者运用有限元技术计算复合载荷作用下发动修稿日期：2005—11—22作者简介：杨训敏(1980一)，男，硕士生；韩建保(1960一)，男，副教授万方数据第2期杨训敏等：某型装甲破障车发动机支架结构强度与轻量化优化设计·35·机支架强度和刚度的储备状况，包括定量地描述支架变形及其应力分布状况，确定支架结构的最大应力和最大位移点的位置以及其他几个应力较大的区域．并根据仿真计算结果，在支架总体布局不改变、重量不增加甚至减小的前提下，提出改进设计方案并给出仿真验证结论，使发动机支架的强度和刚度有一个

7、合理的分布，从而提高发动机支架的承载性能，达到结构设计的最佳效果．1发动机支架仿真计算模型1．1发动机支架三维实体模型发动机支架位于装甲破障车的后部，如图1所示，该支架结构主要包括构建支撑骨架的结构钢材以及骨架之间的装甲钢板，装甲钢板主要通过焊接的方式连接在一起．支架上部有A。、A：、A，、A。4个支撑面，发动机通过螺栓紧固在4个支撑面上．在支撑面的下方分别设置了加强筋，加强筋采用厚度为6mm的三角形截面薄壁结构，通过与车体底部结构焊接的方式来固定支架．用时钢板的厚度较薄，这样能够较大程度的降低装甲车的整体质量，并且该类

8、型钢板还具有吸收撞击能量的特性，可以在一定程度上改善装甲车的安全性能．发动机支架结构主要包括装甲钢板以及构建其支撑骨架的结构钢材，在参阅相关资料的基础上，将其材料属性分别定义，如表1所示．表l发动机支架材料特性参数由于支架中装甲钢板、横向加强板以及加强筋的厚度与各自长、宽方向的尺寸相比都非常的小，因此采用壳单元来对它