工程车辆支撑机构的简化分析法.pdf

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1、工程车辆支撑机构的简化分析法口邓彪口刘志斌口谢世惠三一重工研究院北京102200摘要：工程车辆的支撑机构是其核心承载部件，直接影响整车的安全性和稳定性，因此，对其进行力学性能分析是非常有必要的。根据其受力特点，提出一种简单的适应予所有工程车辆支撑机构的有限元分析方法，并结合实例进行详细阐述，计算结果表明，分析方法实用可靠，能为支撑机构的设计研究提供合理依据。关键词：工程车辆支撑机构有限元分析中图分类号：U46；0241．82文献标识码：A文章编号：1000—4998(2010)12—0007—02支撑机构是212程车

2、辆的核心部件之一，其主要作用是将整车稳定地支撑在地面上，它直接承受整车的负载力矩和重量。因．ttL~须具有合理的结构形式、足够的力学性能和有效的支撑范围，以保证其承载能力和整车的抗倾翻能力，确保工作时的安全稳定性。通过有限元分析技术，可在设计阶段就对支撑机构的各种力学性能进行仿真分析，得到较理想的结构形式，从而缩短研发周期，降低研发成本。目前，较常采用的分析方式是建立整车模型进行计算，但由于工程车辆的结构复杂、模型量大，导致分析周期较长，并且x,／计算机硬件的要求较高。基于此，本文提出一种简单的分析方法，其主要思想是

3、：仅建立支撑机构的实体模型及与其相关联部件的局部模型，在加载边界条件时，对关联部件的某些面进行约束，将正常的力的传递方向反过来，通过在支撑机构与地面接触处施加支撑反力来进行分析计算，该方式计算既保证了求解精度，又大大减少了件中进行几何处理，比如去除一些对计算结果无影响计算量和计算时间，降低了X／,计算机硬件的需求。的小几何、小零件，并根据实际情况对焊缝处进行处理，将实际焊接在一起的零件进行合并，对某些在工作1有限元分析状态时可近似认为是焊接在一起的零件也进行合并。有限元分析一般包括前处理、求解及后处理3个为便于在加载

4、边界条件时能尽量模拟真实工况，保证过程，其中前处理主要包括几何模型的处理、网格划最终计算结果的准确度，需对与支撑机构相连的部件分、边界条件加载及材料定义等，后处理主要是利用也进行局部建模，对于实例中的前支腿来说，除需分析CAE软件自带的后处理模块对分析结果进行直观显的支腿模型外，还需对与其关联的部件固定塔座及展示，如显示结果云图、变形图、平面曲线图等，并根据最开油缸(油缸可看成是一个刚性杆件)按实际尺寸进行后的分析结果撰写分析报告(本文只关注应力云图)，建模，并将完成后的各模型按工作状态时的位置关系具体流程如图1所示

5、。由于不同工程车辆的支撑机构装配好，如图2所示，其中支腿滑道为固定塔座部件中虽然结构不同，但作用基本一致，因此，为能更好地阐与前支腿相关联的部分。述文中所述方法，将以某种特定工程车辆的前支腿(支边界条件的定义包括添加接触关系、定义约束、施撑机构的一部分)作为分析实例来进行说明。加载荷及确定计算工况等⋯，这是整个有限元计算中1．1前处理最关键的步骤，其合理性对计算结果的准确度有直接由于CAE分析软件的几何功能普遍偏弱，因此，影响。对于不同的CAE软件，定义边界条件和生成网几何模型在导入CAE分析软件前，可在三维CAD软

6、格的顺序可能会不一致，比如在ABAQUS中没有特殊收稿日期：20lO年7月要求，但在COSMOS中必须先定义好接触关系后再生机械制造48卷第556期2010／12能相互嵌入)；然后在二伸出臂支撑油缸与地面铰接处析结果中可看出，零部件相互接触的地方应力较大，且施加一支撑反力(所有工况巾该支腿所受的最大反存在应力集中，而这些地方是该工程车辆支腿的故力)。不同类型的工程车辆其支撑机构的反力计算方式障易发点。引‘算结果表明，文中所述的计算方法是可靠可能会不一样，该部分内容是另外一个研究内容，此处的，采用该种计算方式可得到较精

7、确的计算结果。不详加讨沦，对于实例中支腿的支撑反力可根据整车，、的稳定性取整车质量的0．57～0．72进行计算(稳定一一～性好则取较小值，反之则取较大值)，该值对应支腿处通过前面的论述可看出采用本文所述的方法能在于最危险状态时的工况，更精确的支撑反力值可在整确保结果精确性的前提下更快速地计算出工程车辆支车的有限元分析结果中获得。撑机构的应力分布情况，为支撑机构的设计改进提供材料定义为钢材，其弹性模量为210GPa，泊松比合理的理论设计依据。该方法适应于所有工程车辆支为0．28，密度为7．8×10ekg／mm，；网格的

8、生成比较撑机构的有限元分析，特别是在只对支撑机构进行设简单，其介绍的资料也非常多，在此不再详述。完成前计改进时优势尤明显，具有较大的借鉴意义。处理后的支腿有限元模如图3所示。参考文献1．2求解及后处理[1]李邦国，路华鹏，胡t_喜．Pat12006与Nastran2007有限前处理完成后将模型导入求解器进行计算，如发元分析指导教程【MJ．北京：