最火黄海牌客车车身强度有限元分析矿产机械工业锅炉砂磨机家具钉晒图机
发布时间:2022-08-26 08:28:09 来源:大农机械网
黄海牌客车车身强度有限元分析
通过采用ANSY铝合金建筑型材 GB/T 5237.1~5237.5⑵000S软件对黄海牌某型客车的分析,说明有限元分析技术在客车结构设计和改进设计的实用性,随着有限元技术中在客车领域应用的不断深入,必将在以后的新产品开发和老产品改进设计中发挥更加广泛的作用。
黄海牌某型客车是在原有设计结构基础上,应用户要求而开发的,底盘由原三级踏步改为二级踏步,车身内饰高增加了130mm改制而成的新型城市客车,其设计周期较短,存在一些设计不足。
该车批量提交用户使用后陆续发现了一些问题,如车内顶棚颤动运动袜、车身骨架断裂、蒙皮撕裂、通道灯跌落等,为找出具体原因,为维修和后续车辆的再生产的改进设计提供理论依据,我们采用美国ANSYS公司软件对其整车骨架结构开展了模态和强度分析工作。
整车结构有限元计算模型
根据客车骨架是由矩形钢管焊接而成的空间杆系结构的结构特点,大多数经验表明对客车骨架来讲,由梁单元构成的有限元计算模型,精度可以满足计算要求,同时解题规模也可以得到了有艺术玻璃效控制,因此我们采用空间梁单元来模拟该车骨架结构。
客车的使用情况非常复杂,车身承受的载荷很多,但理论分析、室内实验和使用情况表明,就其载荷性质而言,车身所受到的主要载荷为弯曲、扭转、侧向载荷和纵向载荷等几种。弯曲载荷主要产生于乘员、货物、自重、设备重量,该车的设备和乘员都按实际位置加载到等效的关键点上。扭转载荷产生于路面不平度对车身造成的非对称支承。作为对比计算,可用静态最大可能的扭矩(通常模拟一个车轮悬空的极限状态)。侧向载荷和纵向载荷主要来自转弯、制动(启动)等惯性力。
由于时间要求较急,考虑到该车为后置客车,后部载荷相对较大,本次计算分析主要讨论比较危险的满载情况下(即有设备自重,还有座食品原料席和站立乘员,共计100人)的弯曲、右后轮悬空、左后轮悬空三种载荷工况,同时对整车也做了模态分析,以比较全面考察该车的振动和强度问题。
强度计算
通过计算表明该车应力值并不是很大,各工况计算结果如下相应应力结果云图。
弯曲工况
悬空工况(右后轮他们也需要更高容量的电池)
悬空工况(左后轮)
通过强度计算表明该车应力值并不是很大,三种工况的结构应力较大部位主要集中在车门四角、前后悬架后吊耳与纵梁连接处、后轮孔处,与用户反映断裂部位吻合。在弯曲和扭转工况下,后轮孔处、乘客门四角处的应力值都普遍较高,在车辆运行中交变载荷作用下容易引起疲劳断裂,是门立柱断裂和后轮孔处蒙皮撕裂的主要原因。
模态分析
模态分析结果该车整体固有频率值不是很高,特别是低阶频率,说明整车动刚度较小,这主要是由于三级踏步改为两级踏步结构变化造成的;同时顶盖的局部模态出现又特别多,且频率值较集中,主要是顶盖两侧槽型纵梁的局部振型,振幅也较大,如果与路面等外部激振频率耦合极易导致共振,这是引起顶棚颤从整体上看动,通道灯螺栓松动、通道灯跌落的主要原因;从振型图中可以看出后部两纵梁振幅较大,对该车的解剖后我们发现此处顶盖弯梁有一根已断裂,静力学计算此处应力并不大,应该是由于纵梁的振动导致的疲劳破坏。
改进方案
根据该车的强度计算分析和模态分析结果,参照该车的解剖和现场维修人员反映情况,我礼品袋们提出如下改进方案:
a 在顶盖局部增加了两根弯梁,同时将槽型纵梁与附近矩型管纵梁间增加连接,以改善此纵梁的刚性,使顶盖局部振动控制器作为控制系统核心频率值提高,增大频率间隔。主要是为解决顶盖局部振型较多,引起顶盖颤动而提出的。
b 在后轮孔处增加轮孔曲梁,在后轮孔上方及后部斜窗下部增加斜撑,增加局部刚性。
c 在门立柱处与侧窗下横梁连接处增加内圆角,以减小此处的应力集中。
d 轮孔处蒙皮改为翻边结构,减少由于此处蒙皮剪型过程造成的缺陷导致蒙皮撕裂现象的出现。
通过以上改进措施,整车最大应力有所下降,特别是容易断裂的侧围骨架,应力值下降较大,用户反映强烈的顶棚颤动问题也得到了极大缓解。(end)
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