文档介绍：某车架有限元建模及仿真研究
Study on finite element modeling and simulation of a frame
曾发林,李德华,范嫦娥
ZENG Fa-lin, LI De-hua, FAN Chang-e
(江苏大学汽车与交通工程学院,镇江 212013)
摘要:本文根据有限元方法建立了某半挂车车架结构的有限元模型,并确定其载荷的简化和施加方法,
在此基础上分别探讨了该车架的静态强度和动态特性,并对该车架的动态特性进行了分析研
究。结果表明该车架能够满足各种性能要求,在额定载荷作用下,车架的局部应力接近材料
的屈服应力,但是车架结构整体应力较小,为后续车架的优化设及其轻量化研究计提供了重
要的理论依据。
关键词:车架;有限元;静态分析;动态分析
中图分类号:TH122 文献标识码:A 文章编号:1009-0134(2012)02(上)-0103-03
Doi: .1009-(上).36
0 引言 2 边界条件的模拟
车架作为汽车整个车辆的核心总成,承受着
受力情况的模拟
来自道路和装载的各种复杂载荷的作用,特别是
车架的自身的重量简化为均布载荷,车架质
重型载重汽车的使用条件十分恶劣,受力状况非
量按体积分布计算,货物按均布载荷加载,油箱
常复杂,半挂车车架是整个半挂车的关键部位,
工具箱等按照其位置分配,并按照集中载荷方式
它承受着半挂车内外的各种载荷, 因此,对车架
处理。
的强度和刚度进行评价计算及分析校核是现代汽
车设计过程中必不可少的一步。随着电子计算机
的发展和有限元法的广泛应用,对汽车结构的动
态特性研究己取得了很大的进展。本文对某半挂
车的车架建立有限元模型,进行静态强度及模态
分析,分析的结果为进一步车架结构优化设计及
其轻量化设计打下基础。
1 车架有限元模型的建立
该半挂车车架是边梁式车架,车架有2根主纵图1 车架有限元模型
梁,10根横梁和2根边梁,通过焊接而成。主要采用
边界条件的模拟
槽钢和Z型钢,半挂车车架的主要技术参数如表1。
对该车架进行分析时,为了使数值解存在且
此半挂车的车架大都是薄壁结构,其长度和
唯一,系统要求必须消除结构的刚体位移,以保
宽度远远大于厚度,非常适合使用壳单元进行建
证结构总体刚度矩阵非奇异,因而必须考虑车架
模,所以车架采用精度较高的壳单元shell181单元
的约束情况,从而消除车架的刚体位移[1,2]。另
进行建模,在建立模型过程中,对于焊接和铆接
外采用刚性单元RBE2来模拟横梁与纵梁以及牵
的处理采用了节点合并技术,最终将整个车架结
引销与纵梁连接处的焊点。该车架采用空气弹簧
构离散化为173894个壳单元,用7组断面参数分别
悬架,为简化计算,认为空气弹簧是线性的,弹
描述结构中的不同构件。其中,悬架结构也用8个
簧刚度是常数,并且每个空气弹簧用8个Spring-
空间梁单元加以模拟。经过离散化处理后形成的
damperl4单元来模拟[3]。
有限元模型如图1所示。