混凝土搅拌车车架的有限元分析

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1、万方数据《中国重型装备》CHINAHEAVYEQUIPMENTNO．IMarch姗混凝土搅拌车车架的有限元分析关丽坤张凯张鑫宇(内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古014010)摘要：用ANSYS软件建立某搅拌车主、副车架的实体模型，并进行静力分析和模态分析，得到其应力、应变分布情况和固有频率及振型特征。据此对车架结构参数进行修正，为车架的优化设计及进一步的实验与研究提供了有效的依据。关键词：搅拌车；车架；有限元分析；静力分析；模态分析中图分类号：TU642+．2文献标识码：AFiniteElemen

2、tAnalysisfortheLorryFrameofConcreteAgitatingLorryGuanLikun，ZhangKai，ZhangXinyuAbstract：Thephysicalmodelofthemainframeandsub·-fl'alneofonecertainagitatinglorryisestablishedbyAN·SYSsoftware，meanwhilestaticforceanalysisandmodalanalysishavebeenconducted，fu

3、rtherstress，stressdistribu·tion．andnaturalf11ecluency鹳wellasvibrationmodehavebeenobtained．ThestructuralparametersofthelorryframehavebeencorrectedbasedOntheaboveinformation，whichhaspwvidedeffectivebasisfortheoptimizationdeBignandfurtherexperiment＆resear

4、chofthelorryframe．Keywords：a百ratinglorry；lorryframe；finitedementanalysis；staticforceanalysis；modalanalysis由于搅拌车的搅拌罐是通过前后支撑安装在副车架上，而前后支撑的位置在副车架的前后端，这就导致了副车架承受罐体通过前后支撑作用在其上的两处集中力，造成了副车架在使用过程中承受着很大的弯矩和扭矩，使得副车架的应力状态极为恶劣。有限元法是一种数值计算近似方法，以位移法为基础，采用离散化思想，计算出各

5、个单元的位移和应力。本文即利用大型有限元仿真软件AN—SYS对车架的有限元模型进行分析。1建立有限元模型1．1建立模型混凝土搅拌车的车架包括主、副车架两部分。两者是通过铆接和焊接联结在一起的，主要由纵梁、横梁、斜梁及加强梁组成。主车架长8150mm、宽80am、高300mm。副车架长6300mm、宽80mm、高160mm。横梁、斜梁的材料为Q235一A，屈服点为235MPa。车架纵梁及其加强梁材料为16Mn钢，屈服点为355MPa，最小抗拉强度收稿日期：2008—10—29作者简介：关丽坤(1963

6、一)，女，教授，主要从事机械设计和仿真分析方面的研究。张凯(1983一)，男。研究生，主要从事机械行为与仿真分析方面的研究。是510MPa。所有材料的弹性模量为2．06×105N／ram2、泊松比为0．3、密度为7．85g／cm3。在建立模型时，塞焊孔、连接板、焊接小件等不影响整体刚度和强度的细节，可以忽略不计。车架的有限元模型如图1所示。图1车架的有限兀模型Figure1Finiteelementmodelofthelorryframe1．2划分网格在划分网格之前，首先指定单元类型。在实际工程应用

7、中，由于车架均是由一系列薄壁件组成的结构，且形状复杂，宜离散为板壳单元SHELL63。划分网格时，要采用粗细结合的方法。对非应力集中处，网格可划的稀疏些；对应力集中处、厚度过大处等，网格则要控制的细密些。在本模型中，有限元模型划分单元9776个，节点数9981个。23万方数据NO．1March2009《中国重型装备》CHINAHEAVYEQUIPMENT2车架的静力分析2．1边界条件和基本载荷的确定在搅拌车中，车架是通过悬架系统与车架连接在一起。在确定车架有限元分析模型的边界条件时，因为轮胎与钢板弹

8、簧相比刚度很大，所以可忽略它对结构分析的影响。钢板弹簧与车架之间的连接全部用多点约束来模拟。前桥边界约束点确定在前钢板弹簧中心处。后桥边界约束点直接确定在后桥两侧梁单元的节点处。通过计算罐体在满载时的重心位置、底盘的自重对车架造成的压力(主要指承载部件，如驾驶室)，以及前后支撑、液压系统等附件对车架的作用力，可知在副车架的前后支撑位置上，车架所承受的作用力为：前支撑对车架的作用力为8．0×104N，后支撑对车架的作用力为3．0×105N。2．2各工况下的ANSYS模拟