一种客车车架结构的有限元分析(2)

Dynamic analysis and optimization design of the frame

第4期刘素红,等:一种客车车架结构的有限元分析

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所示的载荷外还承受车身和乘客的重量。梁的结构尺寸和载荷大小均已知,梁的材料均为16Mn,材料的性能参数如表1所示。该车架的约束条件为:前悬2512mm,前桥支撑;后悬3245mm,钢板弹簧支撑。前悬和后悬处均无转动约束。车架纵梁采用Z型梁(如黄河JN150型汽车和斯克达706RT型汽车)。建立的模型如图2所示。模型包括11267个单元、35469个节点,每个单元大致是40mm!40mm

的正方形。

力集中,要降低最大应力应考虑应力集中部位的加强,如增加纵梁的厚度或是添加横梁等。

图1 车架受载示意图表1 材料属性

材料弹性模量

泊松比

名称/GPa16Mn

207

0.3

密度强度极限屈服极限

-3

/(kg m)/MPa/MPa7850

510~610

355

图2 车架有限元模型

2 车架有限元静力学分析

本研究车架上载荷的处理为:车身和乘客的重量是以分布载荷的形式加到两根纵梁上;方向机、备胎、储气筒、油箱电瓶、发动机、水箱、空滤器、变速器和离合器是以分布力的形式加在几个单元上。

经过ANSYS10.0的计算求解,得到车架的变形图如图3所示。变形最大处的局部图如图4所示。车架的vonMisesstress分布结果如图5所示,最大应力点处的局部图如图6所示。由分析结果可知,车架前部和后部的变形较大,最大变形发生在车架后部安装水箱的边梁最外端, .38mm。变形量符合车架max=13的变形要求。最大等效应力发生在一侧钢板弹簧的后支撑处, max=176MPa。这是由于水箱和电瓶重量较大,必然使得安装它们的一侧纵梁上应力大于另一侧。车架大部分区域的等效应力小于100MPa,比较材料

3 车架有限元模态分析

模态分析是确定结构振动特性的有效途径,它能

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