CN111814365A - 一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法 - Google Patents

一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111814365A
CN111814365A CN202010452386.5A CN202010452386A CN111814365A CN 111814365 A CN111814365 A CN 111814365A CN 202010452386 A CN202010452386 A CN 202010452386A CN 111814365 A CN111814365 A CN 111814365A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bracket
support
strength
section
heavy truck
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.)
Pending
Application number
CN202010452386.5A
Other languages
English (en)
Inventor
丁东庆
陈方明
周道武
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.)
Burleton Technology Co ltd
Original Assignee
Burleton Technology Co ltd
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 Burleton Technology Co ltd filed Critical Burleton Technology Co ltd
Priority to CN202010452386.5A priority Critical patent/CN111814365A/zh
Publication of CN111814365A publication Critical patent/CN111814365A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明的一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法，利用有限元分析和材料力学计算相结合计算支架的强度，相比于有限元求解，大大减小了计算时间。当支架的长度方向的结构更改时，只需输入相应的长度尺寸即可，计算更为便捷。消除了支架强度校核的主观性与随意性，通过有限元分析可以正确验证支架强度，减小了支架维修与更换的风险，降低了安全事故发生的概率。消除了不同长度支架的重复设计分析校核，缩短了支架开发周期，减少了支架开发费用。

Description

一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法
技术领域
本发明属于机械设计技术领域，具体来说是一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法。
背景技术
目前电动重卡上充电座支架应用广泛，且做成悬臂结构，在驾驶室后方安装于车架上。鉴于支架为悬臂结构且结构重要，因此确保其强度显得尤为重要，对支架的强度校核也显得尤为重要。因此在结构设计时往往会对其进行有限元分析，校核其强度，但是在不同的重卡车型中其充电座支架悬臂的长度都不相同，但是其横截面都采用相同的。然而，每次支架结构更改时，都需要重新进行有限元计算，耗时长，效率低，工作繁琐，费用高。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有的支架强度校核步骤繁琐问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法，包括如下步骤：
S100、建立支架、螺栓和充电盒求解计算域，其中，支架用螺栓连接于车架上；
S200、采用线弹性材料模型描述支架、螺栓和充电盒的材料性能，确定其弹性模量、密度和泊松比；
S300、对支架安装所在的车架进行截断，约束其截断处的自由度；
S400、在充电盒充电口处施加极限载荷F1；
S500、采用有限元软件，建立支架强度的计算方程，并对方程进行求解；
S600、获取支架的最大应力σmax1和支架悬臂的长度L1，计算支架的抗弯截面系数W；
S700、对等截面不同长度的悬臂支架强度进行计算，得出支架的最大应力，用该支架材料的许用应力除以支架最大应力，得出安全系数。
优选的，所述步骤S100具体为先划分支架和充电盒网格，螺栓网格采用Rbe2和Beam单元来等效。
优选的，所述步骤S600所述的支架的抗弯截面系数W的计算公式为
Figure BDA0002508047090000021
其中F1为极限载荷；σmax1为支架提取的最大应力；L1为支架的悬臂长度。
优选的，所述步骤S600所述的最大应力的获取为：当支架所用材料为脆性材料，最大应力为支架的最大主应力；当支架所用材料为塑性材料，最大应力为支架的Von-Mises应力。
优选的，所述步骤S700所述的许用应力分为：当支架所用材料为脆性材料，许用应力为支架材料的抗拉强度；当支架所用材料为塑性材料，许用应力为支架材料的屈服强度。
优选的，所述步骤S700的对等截面不同长度的悬臂支架强度进行计算的计算公式为
Figure BDA0002508047090000022
其中F为极限载荷；L为支架的悬臂长度；W为步骤S600计算得出的抗弯截面系数。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法，利用有限元分析和材料力学计算相结合计算支架的强度，相比于有限元求解，大大减小了计算时间。当支架的长度方向的结构更改时，只需输入相应的长度尺寸即可，计算更为便捷。消除了支架强度校核的主观性与随意性，通过有限元分析可以正确验证支架强度，减小了支架维修与更换的风险，降低了安全事故发生的概率。消除了不同长度支架的重复设计分析校核，缩短了支架开发周期，减少了支架开发费用。
附图说明
图1为本发明的一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法的流程图；
图2为本发明的实施例1、2的支架的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述，附图中给出了本发明的若干实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
本实施例的一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法，以90吨电动矿卡充电座支架为例，根据附图1所示的强度校核方法流程图，对本发明作进一步的详细阐述。
S100、运用CATIA建立支架和充电盒的几何模型，如图2所示，再利用ANSA软件生成支架和充电盒的网格模型，支架用螺栓连接于车架上，支架与车架之间的安装螺栓采用Rbe2和Beam单元等效；
S200、采用线弹性材料模型描述支架、螺栓和充电盒的材料性能，确定支架、螺栓和充电盒所有材料，本实施例的支架和充电盒材料为Q345，弹性模量为210GPa，密度为7.85t/m3，泊松比为0.3；螺栓材料为45钢，弹性模量为210GPa，密度为7.85t/m3，泊松比为0.3；
S300、对支架安装所在的车架进行截断，约束车架截断处的自由度；
S400、在充电盒充电口处施加极限载荷F1＝1000N；
S500、运用NASTRAN软件建立支架强度的计算方程，并采用线性迭代法对方程进行求解；
S600、获取支架的最大应力σmax1＝266MPa，支架悬臂的长度L1＝890mm，计算支架的抗弯截面系数W：
Figure BDA0002508047090000041
S700、对充电盒等截面长度为L＝1000mm的悬臂支架强度进行计算，得出支架的最大应力：
Figure BDA0002508047090000042
该支架的材料采用Q345，其屈服强度为345MPa，采用该支架材料的屈服强度除以支架的最大应力，得出安全系数1.15，完成该支架的强度校核。
某项目的两款不同长度的充电座支架分别进行了有限元分析和本发明方法计算，得到的支架强度如下表：
有限元计算结果/(MPa) 本发明方法计算结果/(MPa)
L＝800mm 225.3 219
L＝1050mm 318.6 314
实施例2
本实施例的一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法，以60吨电动矿车充电座支架为例，根据附图1所示的强度校核方法流程图，对本发明作进一步的详细阐述。
S100、运用CATIA建立支架和充电盒的几何模型，再利用ANSA软件生成支架和充电盒的网格模型，支架用螺栓连接于车架上，支架与车架之间的安装螺栓采用Rbe2和Beam单元等效。；
S200、采用线弹性材料模型描述支架、螺栓和充电盒的材料性能，确定支架、螺栓和充电盒所有材料，本实施例的支架和充电盒材料为Q235，弹性模量为210GPa，密度为7.85t/m3，泊松比为0.3；螺栓材料为45钢，弹性模量为210GPa，密度为7.85t/m3，泊松比为0.3；
S300、对支架安装所在的车架进行截断，约束车架截断处的自由度；
S400、在充电盒充电口处施加极限载荷F1＝500N；
S500、运用NASTRAN软件建立支架强度的计算方程，并采用线性迭代法对方程进行求解；
S600、获取支架的最大应力σmax1＝176MPa，支架悬臂的长度L1＝500mm，计算支架的抗弯截面系数W：
Figure BDA0002508047090000051
S700、对充电盒等截面长度为L＝600mm的悬臂支架强度进行计算，得出支架的最大应力：
Figure BDA0002508047090000061
该支架的材料采用Q235，其屈服强度为235MPa，采用该支架材料的屈服强度除以支架的最大应力，得出安全系数1.12，完成该支架的强度校核。
某项目的两款不同长度的充电座支架分别进行了有限元分析和本发明方法计算，得到的支架强度如下表：
有限元计算结果/(MPa) 本发明方法计算结果/(MPa)
L＝450mm 160.3 158
L＝550mm 198.7 194
本方法利用有限元分析和材料力学计算相结合计算支架的强度，相比于有限元求解，大大减小了计算时间。当支架的长度方向的结构更改时，只需输入相应的长度尺寸即可，计算更为便捷。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、建立支架、螺栓和充电盒求解计算域，其中，支架用螺栓连接于车架上；
S200、采用线弹性材料模型描述支架、螺栓和充电盒的材料性能，确定其弹性模量、密度和泊松比；
S300、对支架安装所在的车架进行截断，约束其截断处的自由度；
S400、在充电盒充电口处施加极限载荷F1；
S500、采用有限元软件，建立支架强度的计算方程，并对方程进行求解；
S600、获取支架的最大应力σmax1和支架悬臂的长度L1，计算支架的抗弯截面系数W；
S700、对等截面不同长度的悬臂支架强度进行计算，得出支架的最大应力，用该支架材料的许用应力除以支架最大应力，得出安全系数。
2.根据权利要求1所述的一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法，其特征在于：所述步骤S100具体为先划分支架和充电盒网格，螺栓网格采用Rbe2和Beam单元来等效。
3.根据权利要求1所述的一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法，其特征在于：所述步骤S600所述的支架的抗弯截面系数W的计算公式为
Figure FDA0002508047080000011
其中F1为极限载荷；σmax1为支架提取的最大应力；L1为支架的悬臂长度。
4.根据权利要求1所述的一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法，其特征在于，所述步骤S600所述的最大应力的获取为：当支架所用材料为脆性材料，最大应力为支架的最大主应力；当支架所用材料为塑性材料，最大应力为支架的Von-Mises应力。
5.根据权利要求1所述的一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法，其特征在于，所述步骤S700所述的许用应力分为：当支架所用材料为脆性材料，许用应力为支架材料的抗拉强度；当支架所用材料为塑性材料，许用应力为支架材料的屈服强度。
6.根据权利要求1所述的一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法，其特征在于，所述步骤S700的对等截面不同长度的悬臂支架强度进行计算的计算公式为
Figure FDA0002508047080000021
其中F为极限载荷；L为支架的悬臂长度；W为步骤S600计算得出的抗弯截面系数。
CN202010452386.5A 2020-05-26 2020-05-26 一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法 Pending CN111814365A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010452386.5A CN111814365A (zh) 2020-05-26 2020-05-26 一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010452386.5A CN111814365A (zh) 2020-05-26 2020-05-26 一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111814365A true CN111814365A (zh) 2020-10-23

Family

ID=72848510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010452386.5A Pending CN111814365A (zh) 2020-05-26 2020-05-26 一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111814365A (zh)

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003228593A (ja) * 2002-02-04 2003-08-15 Kobe Steel Ltd 機械・構造物用部品の形状設計システム及びその方法、並びにその形状設計プログラム
CN101906895A (zh) * 2010-07-23 2010-12-08 北京玻钢院复合材料有限公司 一种复合材料电力横担及其结构的设计方法
CN102211525A (zh) * 2011-04-15 2011-10-12 同济大学 挤压镁合金仪表板管梁设计方法
CN102804448A (zh) * 2009-06-29 2012-11-28 爱信轻金属株式会社 车辆用电池模块的车辆装载用支架结构体
CN104077473A (zh) * 2014-06-18 2014-10-01 江苏科技大学 一种用于盘式制动器支架的强度校核方法
CN204037651U (zh) * 2014-08-28 2014-12-24 陕西汉德车桥有限公司 轻量化的重型卡车转向助力机构及助力缸支架
CN104395531A (zh) * 2012-09-07 2015-03-04 新日铁住金株式会社 组合钢制壁
CN104714478A (zh) * 2014-12-31 2015-06-17 哈尔滨工业大学 基于有限差分法的重型双柱立车横梁重力变形预测方法
CN107742045A (zh) * 2017-11-02 2018-02-27 明阳智慧能源集团股份公司 一种风力发电机组吊装吊具的强度有限元计算方法
CN108757794A (zh) * 2018-06-26 2018-11-06 哈尔滨工程大学 一种复合材料拉伸吸能构件及其制备方法
CN208067629U (zh) * 2018-03-30 2018-11-09 重庆尚钢机械制造有限公司 一种改进型多自由度汽车检具加工用焊接装置
CN108959835A (zh) * 2018-09-28 2018-12-07 苏州上声电子股份有限公司 扬声器盆架在螺钉安装过程中的强度仿真分析方法
CN109583058A (zh) * 2018-11-16 2019-04-05 湖南大学 基于有限元方法的汽车电池箱结构设计方法
CN109829183A (zh) * 2018-12-04 2019-05-31 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 一种安装支架模拟随机振动过程中的强度校核方法
CN109960877A (zh) * 2019-03-25 2019-07-02 江铃汽车股份有限公司 汽车电池包支架强度的分析方法及系统
CN110727998A (zh) * 2019-09-27 2020-01-24 中国人民解放军国防科技大学 用于连接燃料储箱的复合材料x型支架结构优化设计方法及系统

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003228593A (ja) * 2002-02-04 2003-08-15 Kobe Steel Ltd 機械・構造物用部品の形状設計システム及びその方法、並びにその形状設計プログラム
CN102804448A (zh) * 2009-06-29 2012-11-28 爱信轻金属株式会社 车辆用电池模块的车辆装载用支架结构体
CN101906895A (zh) * 2010-07-23 2010-12-08 北京玻钢院复合材料有限公司 一种复合材料电力横担及其结构的设计方法
CN102211525A (zh) * 2011-04-15 2011-10-12 同济大学 挤压镁合金仪表板管梁设计方法
CN104395531A (zh) * 2012-09-07 2015-03-04 新日铁住金株式会社 组合钢制壁
CN104077473A (zh) * 2014-06-18 2014-10-01 江苏科技大学 一种用于盘式制动器支架的强度校核方法
CN204037651U (zh) * 2014-08-28 2014-12-24 陕西汉德车桥有限公司 轻量化的重型卡车转向助力机构及助力缸支架
CN104714478A (zh) * 2014-12-31 2015-06-17 哈尔滨工业大学 基于有限差分法的重型双柱立车横梁重力变形预测方法
CN107742045A (zh) * 2017-11-02 2018-02-27 明阳智慧能源集团股份公司 一种风力发电机组吊装吊具的强度有限元计算方法
CN208067629U (zh) * 2018-03-30 2018-11-09 重庆尚钢机械制造有限公司 一种改进型多自由度汽车检具加工用焊接装置
CN108757794A (zh) * 2018-06-26 2018-11-06 哈尔滨工程大学 一种复合材料拉伸吸能构件及其制备方法
CN108959835A (zh) * 2018-09-28 2018-12-07 苏州上声电子股份有限公司 扬声器盆架在螺钉安装过程中的强度仿真分析方法
CN109583058A (zh) * 2018-11-16 2019-04-05 湖南大学 基于有限元方法的汽车电池箱结构设计方法
CN109829183A (zh) * 2018-12-04 2019-05-31 惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司 一种安装支架模拟随机振动过程中的强度校核方法
CN109960877A (zh) * 2019-03-25 2019-07-02 江铃汽车股份有限公司 汽车电池包支架强度的分析方法及系统
CN110727998A (zh) * 2019-09-27 2020-01-24 中国人民解放军国防科技大学 用于连接燃料储箱的复合材料x型支架结构优化设计方法及系统

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XU LIAN JIANG ET AL.: ""Dump Truck Cylinder Bracket Finite Optimization Design"", 《2016 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ROBOTS & INTELLIGENT SYSTEM》 *
XU MINGHUI ET AL.: ""Finite Element Modeling and Strength Analysis of Traction Longitudinal Beam of Maglev Vehicle"", 《2019 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCES IN CONSTRUCTION MACHINERY AND VEHICLE ENGINEERING (ICACMVE)》 *
任怀伟 等: ""基于有限元分析的支架箱型截面几何参数优化"", 《煤炭学报》 *
何庆稀 等: ""某MPV汽车蓄电池支架结构分析与设计"", 《浙江工业大学学报》 *
承姿辛 等: ""某车型蓄电池支架强度分析及结构优化"", 《汽车实用技术》 *
杨宝森 等: ""大型材辊矫过程的受力及变形分析"", 《轻金属》 *
王璐璐 等: ""HNSAE14212某纯电动汽车悬置支架强度有限元分析"", 《第十四届河南省汽车工程科技学术研讨会》 *
魏敏 等: ""一种加油口门刚度分析方法"", 《汽车科技》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Patil et al. Stress analysis of automotive chassis with various thicknesses
CN108563905B (zh) 汽车b柱加强板碳纤维增强复合材料优化设计方法
Kumar et al. Design & analysis of automobile chassis
Buranathiti et al. An effective analytical model for springback prediction in straight flanging processes
Mi et al. Fuzzy fatigue reliability analysis and optimization of A-type frame of electric wheel dump truck based on response surface method
Patil et al. Stress analysis of ladder chassis with various cross sections
CN111814365A (zh) 一种用于电动重卡等截面充电座支架的强度校核方法
Hebbal et al. Static structural, modal and harmonic analysis of alloy car wheel rim using ANSYS workbench
CN111814300B (zh) 一种用于新能源电动重卡充电座支架的刚度校核方法
Blatnický et al. Numerical analysis of the structure girder for vehicle axle scale calibration
Ismaeel Optimization and static stress analysis of hybrid fiber reinforced composite leaf spring
Deulgaonkar et al. Modal Analysis of Bus Body Structure using Finite Element Analysis Technique.
Kalsi et al. Optimization of compressor mounting bracket of a passenger car
CN101725320A (zh) 梯子和使用这种梯子的机器
Adhitya et al. Development of electric vehicle (EV)-bus chassis with reverse engineering method using static analysis
Deulgaonkar et al. Crash analysis of bus body structure using finite element analysis
Jung et al. A study on structural analysis for stability evaluation according to design parameters of a fire ladder vehicle
Ceresoli et al. Lightweight Industrial Trailer By Using Composite Material-A New Concept Design.
Bang et al. Structural Analysis of Multi-Linked High Place Working Vehicle
Karaçor et al. Evaluation of ultra-high strength materials in heavy truck chassis
Raviteja et al. Design and analysis of trailer chassis frame to reduce pollution by decreasing the emission through weight reduction using advanced lightweight material
Adhywinaya et al. Structural Design and Analysis of Electric Car Engine Mount
Chintada et al. Modal and static analysis of automotive chassis frame by using FEA
Nazaruddin et al. Comparative study of the use of galvanized materials and ASTM A36 on tubular structure of “Prameswara” space frame for electric car formula student
Vishwakarma et al. Design & Analysis of Truck Chassis Frame using CAE Tools

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20201023