基于高強鋼應用的自卸車貨箱輕量化研究

摘要：本文對某型號的大噸位自卸車進行了輕量化研究，根據彈性力學及板殼理論推導出的計算公式進行高強度鋼板的等代設計。主要應用ANSYS有限元分析軟件，建立自卸車貨箱的有限元分析模型，對比高強剛替換前后車箱的強度和剛度數據。結果表明使用高強剛可以明顯減輕貨箱自重，綜合效益更好，為進一步的理論研究和實際生產提供了依據。

關鍵詞：車廂 有限元 輕量化 高強鋼

1.前言

近年來，國內外石油、鋼材價格大幅度上漲，資源短缺、能源危機和環境保護問題日益突出，使得自卸車生產廠家的生產成本和市場用戶的使用成本居高不下。國外研究表明：一般情況下，車重每減輕10%，可節省燃油3%～7%[1]。十二五規劃中，將輕量化列入我國裝備制造業的目標取向，積極推行輕量化、低消耗設計已成為行業趨勢。國內鋼鐵企業越來越重視汽車用高強度綱的開發與研究，目前鞍鋼、武鋼、寶鋼等已經生產了不同等級的高強度剛，用高強剛替代普通鋼板，對汽車工業的發展具有推動作用。

本文是基于大噸位自卸車的輕量化研究，該型貨車車廂尺寸為7.2m×2.3m×1.8m（長×寬×高），額定載荷40噸，主要用于運輸砂石、煤、鋼材等，并且實際運輸過程中路況較好。主要應用有限元法，對貨箱受載后的應力分布及強度位移變化情況進行分析，進行高強度鋼板的等代設計以實現輕量化的結果。

2.高強鋼等代設計

2.1等代設計計算公式

除了部件厚度不同，替換前后的有限元分析應保持網格密度、載荷和約束及工況等條件相同。為了便于總結原結構與替換鋼板后的應力應變情況，分別取前板、后板、側板、底板的數據結果進行對比分析。車廂替換高強度鋼板后的應力結果仍在許用范圍內，最大位移與原結構相比沒有明顯的增加，說明使用高強鋼替代普通鋼板進行輕量化設計是可行的。圖2、圖3分別為Q235和T610鋼板車廂的前門應力圖（因篇幅所限，其它車廂板圖在此不一一羅列）。

4.結論

（1）自卸車車廂載重量一定時，各部件的最大應力排序由大到小一般為：側板>底板>前板>后板，其中側板、底板對提高材質強度的需求最大，前板、后板的材料減薄空間最大；

（2） 通過高強鋼板等代設計，在保證總體性能滿足使用要求的情況下，有效減小了車廂整體質量，提高了整車強度，實現了輕量化的效果，為進一步的理論研究和實際生產提供了依據。

參考文獻

[1] Takehide Senuma， Physical Metallurgy of Modern High Strength Steel Sheets， ISIJ International， Vol. 41 （2001）， No. 6， pp. 520–532

[2] 范世斌，馬力，高金玲.專用車構件高強度鋼板強度等代設計中的板厚計算[J].專用汽車2009（1）：54-57

作者簡介：王紫迎（1988-），女，漢族，碩士研究生，研究方向：機械CAD/CAM