商用車車架有限元靜力分析與研究

李鐵鐵，黃海松

(1.貴州大學機械工程學院，貴州 貴陽 550025；2.中國鐵路成都局集團有限公司貴陽車站，貴州 貴陽 550002)

0 引言

車架在汽車上主要用于承載，它主要是由橫梁、縱梁以及一些加強板組成的，一般通過懸架、車橋與車輪相連接[1]。在行駛過程中，車架會受到來自車輪的各種作用力，在力的作用下，車架會發生變形，為了保證乘員的舒適性以及貨物的完整，車架必須具有一定的剛度以抵抗變形[2]。如果車架的剛度不夠大，除了變形嚴重，還會影響汽車的操縱穩定性，造成安全隱患。此外，車架還必須具備一定的強度，如果車架強度不夠大，那么來自路面的各種力和力矩作用于車架，便很容易使之出現強度失效，對人員造成重大的安全事故[3]。汽車行駛過程中，主要有彎曲和扭轉兩種工況，本文通過這兩種工況校核車架的靜力特性，并作出評價。

1 車架剛度理論

1.1 彎曲剛度理論

1.2 扭轉剛度理論

2 有限元模型建立

2.1 車架有限元模型的建立

在Hypermesh界面下，選擇Optistruct模塊，導入商用車架的幾何模型IGES文件。采用殼單元對給定車架進行有限元建模，抽取中面進行網格劃分。同時，進行網格質量檢查。采用1D面板中的RIGID剛性單元(RBE2)來模擬零部件之間的焊接，賦予材料屬性，建立出車架的有限元模型如圖1所示。共有53 040個單元，54 859個節點。

圖1 車架有限元模型

2.2 建立車體有限元模型

汽車在行駛過程中，在垂向車架會受到動載荷的沖擊。如果車架沒有足夠大的強度，那么一旦在行車過程中出現斷裂，極有可能車毀人亡，造成重大安全事故的發生[6]?！?br>