CN112528405A

CN112528405A - 一种对专用车副车架刚度进行cae分析的方法

Info

Publication number: CN112528405A
Application number: CN202011423122.3A
Authority: CN
Inventors: 徐婧雨
Original assignee: Nanjing Hengtian Lingrui Automobile Co ltd
Current assignee: Nanjing Hengtian Lingrui Automobile Co ltd
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2021-03-19

Abstract

本发明公开了一种对专用车副车架刚度进行CAE分析的方法，本发明采用CAE分析的方法研究专用车用副车架的刚度，以确定的技术方案计算出了副车架的弯曲刚度和扭转刚度，还能判定副车架的变形状态是否优良。因此，该分析方法有效地控制了后期开发优化过程中反复修改模具和反复验证的时间成本和经济成本，同时还可以形成一套通用的技术评估方案，适用于更广的应用人群和应用领域。

Description

一种对专用车副车架刚度进行CAE分析的方法

技术领域：

本发明涉及一种对专用车副车架刚度进行CAE分析的方法。

背景技术：

目前在专用车制造企业(专用车定位见：国家标准GB/T 17350《专用汽车和专用半挂车术语、代号和编制方法》)，主车架一般是外购的二类底盘，副车架为企业自己研发设计的骨架，设计生产完成后与主车架进行组装，形成车身的主体骨架结构。专用车的副车架一般需要安装一些特殊的设备、需要支撑整个车厢的重量，同时还会受到来自地面的各种冲击载荷。如果刚度不足，会引起安装支架、副车架甚至是主车架发生严重变形，发生严重还会影响一些特殊设备的正常使用，甚至在运行中会产生噪声。因此副车架的刚度特性是专用车企研发设计部门必须重点考虑的。

因项目开发初期是不能对副车架进行刚度特性试验的，往往会根据设计方案评估副车架的刚度特性，期准确程度受到技术人员水平的直接影响，很难形成一套通用的设计前期评估的技术方案。

本发明通过CAE分析方法可以用来确定副车架的刚度性能，从前期就控制副车架的弯曲刚度和扭转刚度，避免后期开发优化过程中反复修改模具和反复验证的时间成本和经济成本。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种对专用车副车架刚度进行CAE分析的方法。本发明不仅为研发提供了一套通用的设计前期评估方法，还节约了设计开发的时间成本和经济成本。

本发明所采用的技术方案有：

一种对专用车副车架刚度进行CAE分析的方法，所述专用车副车架的零件包括：小纵梁、横向支撑梁、伸缩装置安装支架、主大梁、横弯梁、圆柱筒、加强板和连接固定支架，所述主大梁设有两根，用于安装专用车的前悬架与后悬架，其特征在于：对专用车副车架的CAE分析方法包括：

1)建立副车架的CAE分析模型:

首先对专用车副车架的三维模型进行几何清理，然后进行网格划分，建立副车架上各个零件的分析模型；

2)施加弯曲刚度计算所需的约束和载荷：

在副车架中两根主大梁上位于专用车前悬架板簧的安装位置处约束Y、Z方向的平动自由度，在副车架中两根主大梁上位于专用车后悬架板簧的安装位置处约束X、Y、Z方向的平动自由度，在副车架上两根主大梁上且位于前悬架与后悬架约束点的中点处各施加Z向负方向上10000N垂直载荷；

3)提交有限元求解器计算，得到副车架的弯曲刚度的结果：

在副车架中每个主大梁上各选取17个测量点，并根据每个主大梁上17个测量点的Z向位移量测绘位移曲线，选定两根主大梁的最大Z向位移的点，根据公式EI＝F/y计算弯曲刚度，并得到副车架的平均弯曲刚度；式中F为集中载荷、y为挠度值；

4)施加扭转刚度计算所需的约束和载荷：

保持副车架中两根主大梁上位于专用车后悬架板簧安装位置处X、Y、Z方向平动自由度的约束，在两根主大梁上位于前悬架板簧安装位置处施加Z向大小相等、方向相反的两个力矩，大小为2000N·m，并在前悬架中左右板簧安装位置的中点处使用MPC约束Z向平动自由度；

5)再次提交有限元求解器计算，得到副车架扭转刚度的结果：

再次在每根主大梁选取另外17个测量点，并根据每个主大梁上17个测量点的Z向位移量，根据公式

计算得到这17个点的扭转角并测绘扭转角曲线，选定两根主大梁的扭矩加载点附近最大Z向位移点，计算副车架的扭转刚度；式中T为扭矩、θ为轴间相对扭角；

6)根据步骤(3)和步骤(5)得到的曲线和刚度结果，可以看出副车架的弯曲和扭转曲线是否平滑无突变，从而判定副车架的弯曲变形和扭转变形是否良好，根据计算得到的刚度结果对标同行业同长度的车型数据，评估副车架的设计是否满足设计要求；

7)若不满足设计要求则需重新调整设计方案验证，若满足则可确定副车架的设计方案满足刚度要求。

进一步地，步骤1)、2)和4)通过HYPERMESH、ANSA或PATRAN有限元前处理软件来实现。

进一步地，步骤3)、5)和6)通过HYPERVIEW、ANSA、PATRAN有限元后处理软件来实现。

本发明具有如下有益效果：

本发明采用CAE分析的方法研究专用车用副车架的刚度，以确定的技术方案计算出了副车架的弯曲刚度和扭转刚度，还能判定副车架的变形状态是否优良。因此，该分析方法有效地控制了后期开发优化过程中反复修改模具和反复验证的时间成本和经济成本，同时还可以形成一套通用的技术评估方案，适用于更广的应用人群和应用领域。

附图说明：

图1为专用车副车架的主视图。

图2为专用车副车架的俯视图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1和图2，本发明一种对专用车副车架刚度进行CAE分析的方法，所述专用车副车架的零件包括：小纵梁1、横向支撑梁2、伸缩装置安装支架3、主大梁4、横弯梁5、圆柱筒6、加强板7和连接固定支架8，主大梁4用于安装前悬架与后悬架，本发明对专用车副车架的CAE分析方法包括：

1)建立副车架的CAE分析模型:

2)施加弯曲刚度计算所需的约束和载荷：

在副车架中两根主大梁4上位于专用车前悬架板簧的安装位置处约束Y、Z方向的平动自由度，在副车架中两根主大梁4上位于专用车后悬架板簧的安装位置处约束X、Y、Z方向的平动自由度。

在副车架上两根主大梁4上且位于前悬架与后悬架约束点的中点处(图2中A位置)各施加Z向负方向上10000N垂直载荷；

3)提交有限元求解器计算，得到副车架的弯曲刚度的结果：

4)施加扭转刚度计算所需的约束和载荷：

其中，其中步骤(1)(2)和步骤(4)通过HYPERMESH、ANSA或PATRAN或其他通用的有限元前处理软件来实现，步骤(3)(5)(6)可通过HYPERVIEW、ANSA、PATRAN或其他通用的有限元后处理软件来实现。

为了方便计算求解，副车架与主车架的固定连接，用RBE2单元模拟螺栓固定，约束和加载如上述步骤中所述添加，最后保存在弯曲载荷和扭转载荷作用下副车架的应力和变形结果，根据计算公式得到副车架的弯曲刚度和扭转刚度，从而对标同行业同车型的刚度数据用于指导设计。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种对专用车副车架刚度进行CAE分析的方法，所述专用车副车架的零件包括：小纵梁、横向支撑梁、伸缩装置安装支架、主大梁、横弯梁、圆柱筒、加强板和连接固定支架，所述主大梁设有两根，用于安装专用车的前悬架与后悬架，其特征在于：对专用车副车架的CAE分析方法包括：

1)建立副车架的CAE分析模型:

2)施加弯曲刚度计算所需的约束和载荷：

3)提交有限元求解器计算，得到副车架的弯曲刚度的结果：

4)施加扭转刚度计算所需的约束和载荷：

2.如权利要求1所述的对专用车副车架刚度进行CAE分析的方法，其特征在于：步骤1)、2)和4)通过HYPERMESH、ANSA或PATRAN有限元前处理软件来实现。

3.如权利要求1所述的对专用车副车架刚度进行CAE分析的方法，其特征在于：步骤3)、5)和6)通过HYPERVIEW、ANSA、PATRAN有限元后处理软件来实现。