文档介绍：EQ5141X系列厢式货车车厢的设计分析
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[摘 要]EQ5141X系列厢式货车车厢的在我国应用广泛,确保车厢结构合理是延长其使用寿命的关键。基于此,本文Q5141X系列厢式货车车厢底板材料的屈服极限为237MPa,%。可见,上述工况能够满足车辆的静载需求,满足强度设计要求。通过对后板受力情况的分析发现,运送粉煤灰时,车辆后板应力为93MPa,屈服极限为206MPa,塑性应变为0。可见,后板的力学参数同样满足设计要求。通过对前板及其他位置受力情况的分析,均未发现明显异常。
动载工况
通常情况下,如EQ5141X系列厢式货车车厢工况以动载工况为主,。如满载时车辆的载重量为40t,则其动载时的载重量可达到56t。侧板、底板、后板以及前板为车辆受力的主要区域,如上述区域的最大应力满足屈服强度的要求,则表明车辆具有一定的轻量化空间。本课题通过计算发现,动载工况下,EQ5141X系列厢式货车车厢的侧板最大应力为72MPa,底板最大应力为241MPa,后板及前板最大应力分别为131MPa以及84MPa[3]。上述部位的最大应力,均未超过屈服强度值。由此可见,动载工况下,EQ5141X系列厢式货车车厢存在较大的轻量化空间。可对车厢进行轻量化设计,在满足车辆性能的基础上,进一步提高设计水平。
2 EQ5141X系列厢式货车车厢的轻量化设计
车厢材料的选择
静载工况下的车厢材料
为达到轻量化设计的目的,本课题采用“高强度板替代方案”对 EQ5141X系列厢式货车车厢进行了优化设计。EQ5141X系列厢式货车车厢的材料以钣金为主,通过对钣金力学参数的计算,可得到普通钢板构件的壁厚以及应力指标。根据上述计算结果,便可计算出需要替换的高强度钢板的相应力学参数。目前, EQ5141X系列厢式货车车厢的传统材料以普通薄壁钣金构件为主,可采用以下公式将,对能够等效替代的高强度板材刚度进行计算:
t={[(ρs)oi/(ρs)ti]toi}1/2
上述公式中,t代表能够等效替代的高强度板材的刚度,ρ代表板材的密度。采用Hyper works对各项参数进行计算发现,采用NM450作为车厢的主体结构材料,能够有效满足车辆的装载以及运行要求。该材料屈服强度为659MPa,抗拉强度726MPa,延伸率20%。静载工况下,车辆完全能够正常运行。
动载工况下的车厢材料
为确保动载工况下的车厢材料能够达到轻量化的目的,且能够满足装载需求,对其最大应力进行仿真及计算是关键。本课题研究发现,动载情况下,EQ5141X系列厢式货车车厢的受力部位以底板与后板的连接处为主。经计算发现,该部位的最大应力为589MPa。NM450结构材料的屈服强度为659MPa,较589MPa相比更高,可以认为,采用该材料对EQ5141X系列厢式货车车厢材料进行优化设计,能够满足车辆的运行需求。除底板外,动载工况下,车厢的侧板、后板同样需承受一定的力。本文通过对以上部位力学参数的计算发现,上述部位的最大应力同样未超过轻量化材料的屈服强度。进一步观察发现,采用NM450