載重卡車驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)分析 |
1橋殼模型建立
本次分析是對某載重卡車的驅(qū)動橋進行有限元分析研究，所有參數(shù)根據(jù)企業(yè)產(chǎn)品資料查得。根據(jù)二維工程圖紙畫出三維模型，如圖1所示。
圖1驅(qū)動橋殼總成模型
2有限元分析
直接將三維模型文件導(dǎo)入NXNastran中，如圖2所示。
圖2導(dǎo)入NXNastran中橋殼模型
定義材料屬性、物理屬性及網(wǎng)格捕捉器后，開始劃分網(wǎng)格，因為定義的是Solid類型，所以網(wǎng)格劃分采用四面體10節(jié)點分網(wǎng)技術(shù)，其分網(wǎng)后網(wǎng)格質(zhì)量及效果十分理想，如圖3所示。
圖3網(wǎng)格劃分后橋殼模型
2.1沖擊載荷作用
載重卡車由于其使用者及使用性質(zhì)決定，同時行駛路況十分惡劣，各種盤山山路、泥路、戈壁沙漠等不平坦路面，使得橋殼承受著巨大的沖擊載荷。當(dāng)橋殼承受滿載軸荷時，輪距**變形量不能超過1.5mm/m，在承受2.5倍滿載軸荷時，不能出現(xiàn)斷裂和塑性變形。
將半軸與輪轂接觸處施加約束作用，固定其x、y、z3個方向的平動和繞x、y、z的轉(zhuǎn)動；沖擊載荷施加在彈簧座處。橋殼的材料物理屬性見表1。
表1橋殼材料物理屬性
（1）變形分析
殼體在沖擊載荷的作用下，發(fā)生垂向變形，變形位移量由圖4所示。從圖中可分析出，殼體的**位移變形將會發(fā)生在橋殼兩彈簧座之間位置，且變化大小則會向兩側(cè)依次遞減。**值位移約為1.650mm，出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的中間部位。
圖4橋殼的位移變形
�。�2）應(yīng)力分析
在沖擊荷載的作用下，殼體的Von-Mises應(yīng)力大小分布如圖5所示。約束施加在半軸與輪轂接觸處，由應(yīng)力云圖可知，較高應(yīng)力值分布半軸處，其**值為326.27MPa。從殼體的總體結(jié)構(gòu)看，大部分位置的應(yīng)力值在27.25-54.43MPa，應(yīng)力集中出現(xiàn)在彈簧座和橋殼中間部分的過渡區(qū)，其值在108.80-135.98MPa。
圖5橋殼的應(yīng)力分布
2.2橋殼模態(tài)分析
通過模態(tài)分析法，可以弄清楚物體結(jié)構(gòu)在易受影響的頻率范圍內(nèi)的各階模態(tài)的特性，就可以預(yù)測結(jié)構(gòu)在此頻段內(nèi)在外部或內(nèi)部各種振源作用下產(chǎn)生的實際振動響應(yīng)。模態(tài)分析的一般流程如圖6所示。
圖6模態(tài)分析操作流程
在前面分析基礎(chǔ)上克隆解算方案，重新定義橋殼約束及解算方案類型，選擇SEMODES103模態(tài)分析類型，模態(tài)分析中將頻率選項中希望的模式數(shù)設(shè)定為5階，見表2，如圖7～圖11所示。
表2前5階固有頻率計算結(jié)果
從表2和圖11可以看出，其固有頻率遠在93.32-379.9Hz，而汽車振動系統(tǒng)主要承受0-50Hz，因此這5階模態(tài)固有頻率遠遠高于汽車振動系統(tǒng)的激勵頻率，所以此驅(qū)動橋殼結(jié)構(gòu)合理，符合動態(tài)設(shè)計要求。
3結(jié)語
采用NXNastran進行2.5倍滿載軸荷下的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析，并且在此基礎(chǔ)上進行模態(tài)分析。解算數(shù)據(jù)表明，此款橋殼具有足夠的強度及剛度，同時不會引起共振，為以后驅(qū)動橋殼的輕量化設(shè)計研究提供了理論支持，具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義。實踐結(jié)果表明：采用此種方法設(shè)計驅(qū)動橋殼具有耗時少、效率高、成本低廉、解算數(shù)據(jù)結(jié)果導(dǎo)出**和詳盡，減輕工程設(shè)計人員的工作強度及工作量，擁有傳統(tǒng)設(shè)計方法所不具備的優(yōu)點。http://solidedge.e-works.net.cn/
資訊來源：http://solidedge.e-works.net.cn/
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