全地形越野車車架分析

摘 要：我國地域廣闊，對于一些路況復雜的地域，普通車輛難以進入，急需一種全地形越野車用于運輸。文章對全地形越野車的車架進行了靜力學分析，以確保其車架能滿足越野車在復雜工況下的力學要求。

關鍵詞：有限元；靜力學分析；研究

引言

全地形越野車在行駛時時工況十分復雜，而車架作為越野車主要載體會受到包括發(fā)動機在內(nèi)的各種力和力矩，導致車架發(fā)生結構變形，從而影響車架使用壽命甚至會對整車安全造成威脅。因此需要對車架進行靜、動態(tài)分析，檢驗其是否可以滿足性能要求。文章對越野車車架進行了靜力分析，通過對得到的應力及位移云圖進行分析來判斷車架是否滿足設計要求并根據(jù)結果對車架進行相關優(yōu)化，使得越野車車架薄弱部位處應力集中現(xiàn)象得到改善。

1 劃分網(wǎng)格的基本原則及單元質(zhì)量檢測

在進行車架有限元模型建立時，應注意以下幾點。

（1）保證模型的準確性。車架有限元模型應盡量逼近車架真實結構，同時要考慮到幾何和力學特性，重點考慮力學特性。

（2）要保證劃分好的網(wǎng)格與相鄰單元格節(jié)點對應在一起，即相鄰單元格共享同一邊：焊接單元采用1D單元模擬。

（3）在某些可能出現(xiàn)應力集中的地方要盡可能加密網(wǎng)格，并使網(wǎng)格過渡盡可能平緩。

（4）對一些過渡圓角及螺栓孔等，要進行合理的處理，在不影響力學分析的情況下可進行合理的忽略。

網(wǎng)格質(zhì)量同樣對有限元分析結果有重要影響，一般要對模型幾何形狀是否滿足分析要求進行檢查控制。在進行網(wǎng)格質(zhì)量檢查時，文章采用如表1所示的網(wǎng)格質(zhì)量檢查標準。

若檢查后發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格質(zhì)量較差，可以通過qualityindex面板來對檢查后顯示質(zhì)量不合格的網(wǎng)格進行調(diào)整，通過對單個質(zhì)量太差的單元進行優(yōu)化或?qū)€別單元節(jié)點進行移動，從而使部分質(zhì)量太差的網(wǎng)格質(zhì)量得到改善。車架節(jié)點總數(shù)217375，單元總數(shù)為263364。

2 車架有限元分析及結論

2.1 車架基本載荷確定

在實際情況下，由于車輛行駛路況的不同，其需要承受不同的載荷車架會受到靜載荷以及動載荷的作用。在文章中，車輛受到的車架載荷包括：車架自重、駕駛員、發(fā)動機、油箱、行李架、水箱、電瓶、貨物等。車輛靜載荷的施加根據(jù)實際情況施加。軟件可自動進行計算。發(fā)動機重量、電瓶、油箱、駕駛員、行李架及行李均按照其與噴霧機車架接觸的實際位置，用軟件里的質(zhì)量單元masses進行模擬，作用在相應的節(jié)點位置。

2.2 車輛滿載工況分析

滿載彎曲工況用來模擬的是車輛在行駛路面狀況良好且處于滿載情況下（行李架、駕駛室等均達到最大負荷），車輛處于靜止狀態(tài)或保持勻速直線行駛時的工況。此工況是車輛在行駛中絕大多數(shù)都處于的一種基本工況，是最常見的工況。彎曲工況下的載荷是由車架自重、發(fā)動機、油箱、駕駛室等部件受到的重力，車輪著地下產(chǎn)生。為使模擬工況與實際情況接近，同時要消除車架的剛體位移，因此需對車架進行邊界條件約束。約束條件為：對車架與前后橋連接位置處的X、Y、Z三個方向節(jié)點的自由度進行約束。

從圖1及圖2中可以看出，整車最大位移出現(xiàn)在右后方，而最大應力出現(xiàn)在標紅處，為605Mpa，嚴重超出許用應力，屬于結構設計強度不夠造成的應力集中。建議換為整體式支撐桿。

3 結束語

文章通過分析越野車車架力學的結果，發(fā)現(xiàn)在車架左支撐桿處出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象，其原因在于結構設計不合理。需要對其進行一體化設計，以提高整車的剛度，降低應力集中現(xiàn)象。

參考文獻

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