CN110502853A - 一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法 - Google Patents

一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110502853A
CN110502853A CN201910797843.1A CN201910797843A CN110502853A CN 110502853 A CN110502853 A CN 110502853A CN 201910797843 A CN201910797843 A CN 201910797843A CN 110502853 A CN110502853 A CN 110502853A
Authority
CN
China
Prior art keywords
model
vehicle frame
dimensional
analysis method
ground
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910797843.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110502853B (zh
Inventor
郭文天
李洪彪
闫惠东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Institute of Space Launch Technology
Original Assignee
China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Beijing Institute of Space Launch Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy of Launch Vehicle Technology CALT, Beijing Institute of Space Launch Technology filed Critical China Academy of Launch Vehicle Technology CALT
Priority to CN201910797843.1A priority Critical patent/CN110502853B/zh
Publication of CN110502853A publication Critical patent/CN110502853A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110502853B publication Critical patent/CN110502853B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

本发明公开了一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其包括以下步骤：建立车架三维实体模型，抽取车架三维实体模型的中面，得到连续的车架中面模型，建立地面三维实体模型，装配车架中面模型与地面三维实体模型，定义车架中面模型与地面三维实体模型之间的接触关系，建立有限元计算模型，检查修改有限元计算模型，提交计算。其目的是为了提供一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，能够借助于ABAQUS有限元分析软件充分考虑车架与地面之间的接触关系，以及接触区域变化对车架强度的作用和影响，准确模拟地面对车架的支撑作用，能够得到车架结构在这种情形下较为准确的应力应变状态。

Description

一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法
技术领域
本发明涉及特种车底盘领域，特别是涉及一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法。
背景技术
超重型特种车底盘是集成工程机械、重载越野汽车结构和功能的特殊用途车辆底盘。车架是特种车底盘最重要的结构承载件，其上承载有舱体、驾驶室、发动机、变速器、主减速器等结构，载荷水平高、工况复杂。特种车底盘车架要求具有较高的刚度性能，以保证在满载运输工况下车架的弯曲变形在允许范围内，不影响底盘其他系统的正常工作。同时，还要求车架结构具有足够的强度，以保证在紧急制动、超载等工况下车架结构的可靠性。
特种车在起竖过程中，通常采用若干起竖油缸支腿对整车进行支撑，在此基础上开展后续工作步骤。在这种工况下，整个车架形成两端固定的简支梁结构，在中间垂直载荷的作用下，车架弯曲变形大、应力水平高。在这种受载情况下，车架的强度计算分析已经形成成熟的分析步骤和方法，在车架产品的设计过程中也得到了较为广泛地应用。该方法在计算车架强度时，在支腿触地点给定位移约束，并在加载点施加相对应的载荷，计算求得车架的应力应变状态。该计算过程为典型的线性计算分析，整个计算模型是一个线性系统。
为了减小起竖过程中车架的载荷水平，可以在起竖过程中让整个车架触地，通过车架与地面的直接接触，将车架上的载荷传给地面，进而降低车架由于弯曲变形所导致的高应力集中现象，有利于释放车架的承载载荷，为车架轻量化设计提供基础。在这种情形下，车架不再是两端固定的简支梁结构，而是与地面之间产生非线性接触的，并且在外部载荷的作用下两者之间的接触区域也不是不变的，而随着载荷的变化而产生相对应的变化。此时，对车架进行强度计算分析时必须要考虑车架与地面之间的接触变化关系，两者形成非线性的计算系统，要想得到车架结构在这种情形下的准确受力状态，必须在计算模型中充分体现车架与地面的接触关系，在非线性的计算模型中求解车架的受力状态。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，能够借助于ABAQUS有限元分析软件充分考虑车架与地面之间的接触关系，以及接触区域变化对车架强度的作用和影响，准确模拟地面对车架的支撑作用，能够得到车架结构在这种情形下较为准确的应力应变状态。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，包括以下步骤：
在ABAQUS软件中建立车架三维实体模型，抽取所述车架三维实体模型的中面，得到连续的车架中面模型，
在ABAQUS软件中建立地面三维实体模型，
装配所述车架中面模型与地面三维实体模型，
定义车架中面模型与地面三维实体模型之间的接触关系，
建立有限元计算模型，
检查修改所述有限元计算模型，
提交计算。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述在ABAQUS软件中建立地面三维实体模型中，建立的所述地面三维实体模型的尺寸要大于车架中面模型的长度和宽度尺寸。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述在ABAQUS软件中装配所述车架中面模型与地面三维实体模型中，使所述车架中面模型的外缘均在所述地面三维实体模型的范围内，同时，使所述车架中面模型的下底面与地面三维实体模型的上表面之间预留间隙。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述使所述车架中面模型的下底面与地面三维实体模型的上表面之间预留间隙中，所述间隙的预留量为车架中间模型的底板壁厚的一半。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述定义车架中面模型与地面三维实体模型之间的接触关系包括法向设置为不穿透，切向设置为0.5的摩擦系数，同时指定地面三维实体模型的上表面为接触主面，车架中面模型的下底面为接触从面。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述建立有限元计算模型中，定义所述车架中面模型与地面三维实体模型的材料属性、单元类型、载荷及边界约束条件，将所述地面三维实体模型的下底面位移全约束以及将所述车架中间模型前侧端面位移全约束。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述检查修改所述有限元计算模型中，确认接触关系的定义、载荷和约束、材料属性以及单元类型。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述提交计算中，设置合适的计算CPU数量和内存后提交计算。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述将所述地面三维实体模型的下底面位移全约束中，采用六面体划分地面三维实体模型网格，约束地面三维实体模型下底面的六个方向自由度。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述将所述车架中间模型前侧端面位移全约束中，采用四边形为主、结合三角形单元的方式划分车架中面模型网格，赋予车架中面模型板厚属性，约束车架中间模型前侧端面的六个方向自由度。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法借助于ABAQUS有限元分析软件实现车架在地面支撑作用下的强度计算分析，对车架与地面之间的接触关系进行有效模拟，得到车架与地面之间的接触压强和接触区域变化，准确计算车架的变形记受力情况，加快了车架设计进度和有效性。
下面结合附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法的流程图；
图2为本发明中的车架中面模型与地面三维实体模型的装配立体图；
图3为本发明中的车架中面模型与地面三维实体模型的装配主视图；
图4为本发明中的车架中面模型的下底面与地面三维实体模型的上表面之间的预留间隙示意图；
图5为本发明中的有限元计算模型图，
图6为本发明中的有限元计算模型一端的放大图；
图7为本发明中的地面支撑工况下车架应力计算结果；
图8为本发明中的地面支撑工况下车架变形计算结果；
图9为本发明中的地面支撑工况下地面接触压强计算结果；
图10为本发明中的起竖工况下车架应力计算结果；
图11为本发明中的起竖工况下车架位移计算结果；
图12为本发明中的起竖工况下地面接触压强计算结果。
具体实施方式
如图1所示，并结合图2-12所示，本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，包括以下步骤：
在ABAQUS软件中建立车架三维实体模型，抽取所述车架三维实体模型的中面，得到连续的车架中面模型2，
在ABAQUS软件中建立地面三维实体模型1，
装配所述车架中面模型2与地面三维实体模型1，
定义车架中面模型2与地面三维实体模型1之间的接触关系，
建立有限元计算模型，
检查修改所述有限元计算模型，
提交计算。
由于特种车车架多为板材、管型材等薄壁钢板焊接或者螺接而成，在有限元计算前需要将车架三维实体模型抽取中面，得到连续的中面模型。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述在ABAQUS软件中建立地面三维实体模型1中，建立的所述地面三维实体模型1的尺寸要大于车架中面模型2的长度和宽度尺寸。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述在ABAQUS软件中装配所述车架中面模型2与地面三维实体模型1中，使所述车架中面模型2的外缘均在所述地面三维实体模型1的范围内，同时，使所述车架中面模型2的下底面与地面三维实体模型1的上表面之间预留间隙。
在有限元计算中需要建立出地面的三维实体模型，采用三维实体模型来模拟地面对车架的支撑作用。建立的地面三维实体模型1尺寸要大于车架长度和宽度尺寸，以保证车架与地面之间能够有效接触。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述使所述车架中面模型2的下底面与地面三维实体模型1的上表面之间预留间隙中，所述间隙的预留量为车架中间模型的底板壁厚的一半。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述定义车架中面模型2与地面三维实体模型1之间的接触关系包括法向设置为不穿透，切向设置为0.5的摩擦系数，同时指定地面三维实体模型1的上表面为接触主面，车架中面模型2的下底面为接触从面。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述建立有限元计算模型中，定义所述车架中面模型2与地面三维实体模型1的材料属性、单元类型、载荷及边界约束条件，将所述地面三维实体模型1的下底面位移全约束以及将所述车架中间模型前侧端面位移全约束。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述检查修改所述有限元计算模型中，确认接触关系的定义、载荷和约束、材料属性以及单元类型。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述提交计算中，设置合适的计算CPU数量和内存后提交计算。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述将所述地面三维实体模型1的下底面位移全约束中，采用六面体划分地面三维实体模型1网格，约束地面三维实体模型1下底面的六个方向自由度。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其中所述将所述车架中间模型前侧端面位移全约束中，采用四边形为主、结合三角形单元的方式划分车架中面模型2网格，赋予车架中面模型2板厚属性，约束车架中间模型前侧端面的六个方向自由度。
本发明特种车车架在地面支撑下的强度分析方法借助于ABAQUS有限元分析软件实现车架在地面支撑作用下的强度计算分析，对车架与地面之间的接触关系进行有效模拟，得到车架与地面之间的接触压强和接触区域变化，准确计算车架的变形记受力情况，加快了车架设计进度和有效性。
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
将车架三维实体模型抽取中面，形成二维面组成的车架中面模型2；在ABAQUS软件中建立模拟地面的几何模型(即上述的地面三维实体模型1)，确保尺寸大于车架中面模型2外廓尺寸。如附图2、3所示，将车架中面模型2与地面三维实体模型1装配起来，确保整个车架中面模型2在地面三维实体模型1范围内。
调整车架中面模型2下底面与地面三维实体模型1上表面之间的间隙，确保二者之间间隙量为车架中面模型2下底板板厚的一半，如附图4所示。
建立车架-地面非线性有限元计算模型，包括材料属性赋予、网格划分、单元类型、接触定义及边界条件、载荷施加。采用六面体划分地面三维实体模型1网格，约束地面三维实体模型1下底面六个方向自由度。采用四边形为主，结合三角形单元的方式划分车架中面模型2网格，赋予车架中面模型2板厚属性，约束车架中面模型2前侧端面的六个方向自由度。建立车架中面模型2与地面三维实体模型1之间的接触属性，法向设置为不穿透，切向设置为0.5的摩擦系数。施加车架载荷，如附图5、6所示。
检查、确认模型各属性、载荷、边界条件施加是否有误，无误后提交计算。
读取计算结果，如附图7-12所示。在ABAQUS后处理模块中，可以查看车架的应力、变形及地面的接触压强、接触区域等计算结果，对车架的强度进行评价，同时分析车架与地面之间的接触区域变化，为车架设计提供计算支撑。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
在ABAQUS软件中建立车架三维实体模型，抽取所述车架三维实体模型的中面，得到连续的车架中面模型，
在ABAQUS软件中建立地面三维实体模型，
装配所述车架中面模型与地面三维实体模型，
定义车架中面模型与地面三维实体模型之间的接触关系，
建立有限元计算模型，
检查修改所述有限元计算模型，
提交计算。
2.根据权利要求1所述的特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其特征在于：所述在ABAQUS软件中建立地面三维实体模型中，建立的所述地面三维实体模型的尺寸要大于车架中面模型的长度和宽度尺寸。
3.根据权利要求2所述的特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其特征在于：所述在ABAQUS软件中装配所述车架中面模型与地面三维实体模型中，使所述车架中面模型的外缘均在所述地面三维实体模型的范围内，同时，使所述车架中面模型的下底面与地面三维实体模型的上表面之间预留间隙。
4.根据权利要求3所述的特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其特征在于：所述使所述车架中面模型的下底面与地面三维实体模型的上表面之间预留间隙中，所述间隙的预留量为车架中间模型的底板壁厚的一半。
5.根据权利要求4所述的特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其特征在于：所述定义车架中面模型与地面三维实体模型之间的接触关系包括法向设置为不穿透，切向设置为0.5的摩擦系数，同时指定地面三维实体模型的上表面为接触主面，车架中面模型的下底面为接触从面。
6.根据权利要求5所述的特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其特征在于：所述建立有限元计算模型中，定义所述车架中面模型与地面三维实体模型的材料属性、单元类型、载荷及边界约束条件，将所述地面三维实体模型的下底面位移全约束以及将所述车架中间模型前侧端面位移全约束。
7.根据权利要求6所述的特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其特征在于：所述检查修改所述有限元计算模型中，确认接触关系的定义、载荷和约束、材料属性以及单元类型。
8.根据权利要求7所述的特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其特征在于：所述提交计算中，设置合适的计算CPU数量和内存后提交计算。
9.根据权利要求8所述的特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其特征在于：所述将所述地面三维实体模型的下底面位移全约束中，采用六面体划分地面三维实体模型网格，约束地面三维实体模型下底面的六个方向自由度。
10.根据权利要求9所述的特种车车架在地面支撑下的强度分析方法，其特征在于：所述将所述车架中间模型前侧端面位移全约束中，采用四边形为主、结合三角形单元的方式划分车架中面模型网格，赋予车架中面模型板厚属性，约束车架中间模型前侧端面的六个方向自由度。
CN201910797843.1A 2019-08-27 2019-08-27 一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法 Active CN110502853B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910797843.1A CN110502853B (zh) 2019-08-27 2019-08-27 一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910797843.1A CN110502853B (zh) 2019-08-27 2019-08-27 一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110502853A true CN110502853A (zh) 2019-11-26
CN110502853B CN110502853B (zh) 2023-03-17

Family

ID=68590042

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910797843.1A Active CN110502853B (zh) 2019-08-27 2019-08-27 一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110502853B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112668121A (zh) * 2020-12-30 2021-04-16 深圳华侨城文化旅游科技集团有限公司 一种八自由度设备仿真方法、计算机设备及存储介质

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2248690A2 (de) * 2009-05-08 2010-11-10 Herbert Dammann GmbH Fahrgestell für Spezialfahzeuge
CN105740499A (zh) * 2016-01-14 2016-07-06 华南农业大学 山地果园轻简化轮式运输机车架结构设计与优化方法
CN108170972A (zh) * 2018-01-10 2018-06-15 浙江吉润汽车有限公司 一种方程式赛车车架的有限元分析方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2248690A2 (de) * 2009-05-08 2010-11-10 Herbert Dammann GmbH Fahrgestell für Spezialfahzeuge
CN105740499A (zh) * 2016-01-14 2016-07-06 华南农业大学 山地果园轻简化轮式运输机车架结构设计与优化方法
CN108170972A (zh) * 2018-01-10 2018-06-15 浙江吉润汽车有限公司 一种方程式赛车车架的有限元分析方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郭立群等: "中重型汽车车架结构强度有限元建模与分析方法研究", 《汽车技术》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112668121A (zh) * 2020-12-30 2021-04-16 深圳华侨城文化旅游科技集团有限公司 一种八自由度设备仿真方法、计算机设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN110502853B (zh) 2023-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107145663B (zh) 车轮多目标优化设计方法
CN101866378B (zh) 一种用机械仿真分析软件adams求解板簧刚度的方法
Erpicum et al. Dam break flow computation based on an efficient flux vector splitting
CN102945307A (zh) 汽车底盘关键结构件结构优化设计方法
CN111581859B (zh) 一种悬架耦合非线性商用车的平顺性建模分析方法及系统
CN102368277B (zh) 一种考虑隧道应力拱效应的荷载—结构模型的建立方法
Tarighi et al. Static and dynamic analysis of front axle housing of tractor using finite element methods
CN104102778B (zh) 一种曲轴动力学分析方法
CN110502853A (zh) 一种特种车车架在地面支撑下的强度分析方法
CN105302953A (zh) 一种多层铁路路基结构安定性分析的三维有限元验证方法
Grimaldi et al. Steel structure impacting onto water: Coupled finite element-smoothed-particle-hydrodynamics numerical modeling
CN113449376A (zh) 列车车下吊挂设备减振器的选取方法、系统及设备
Falcinelli et al. Influence of topography on wind pressures in tanks using CFD
Liu et al. The establishment of the normal contact force model for a one‐dimensional sphere chain subjected to impact load
Chen et al. Study on dynamic characteristic analysis of vehicle shock absorbers based on bidirectional fluid–solid coupling
CN115292974A (zh) 可重复使用运载火箭着陆冲击瞬态动力学有限元建模方法
CN115544746A (zh) 一种多属性目标驱动的铝制副车架优化设计方法及系统
CN104036100A (zh) 不确定性下基于贝叶斯偏差修正的汽车可靠性设计优化方法
Girme et al. Effect of dam reservoir interaction on response of dam subjected to dynamic load
CN106250602A (zh) 一种发动机油底壳nvh的结构优化方法
Yadav et al. Optimization of car rim using Optistruct
Kashyap A 3-D numerical study of flow, coherent structures, and mechanisms leading to scour in a high curvature 135 channel bend with and without submerged groynes
Bayraktar et al. An assessment of drag reduction devices for heavy trucks using design of experiments and computational fluid dynamics
Kawamura et al. Effect of unsteady lift force on vehicle dynamics in heave and pitch motion
Ma et al. Double Optimization Design of FSAC Frame Based on Variable Density Method and Joint Variable Method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant