某货车货箱连接立柱结构优化分析淄博

某货车货箱连接立柱结构优化分析

某货车货箱连接立柱结构优化分析 2011： 摘 要：半承载式货车的车身和货箱两部分依靠车身后侧连接立柱、车架纵梁等有限个连接固定点来固定货箱。因此货车在载重运行过程中，相应的支撑、固定结构所受载荷非常大。在转向工况下，车身后侧立柱承受的载荷较大，而立柱焊接位置这样的设计薄弱区域很容易出现开裂等问题。本文在某型货车中应用MSC.Nastran 对设计方案进行线性强度分析，考察其结构强度并提出改进的意见以指导设计。关键词：货箱连接立柱；强度； CAE1. 引言半承载式货车的设计中，货箱连接立柱连接车身与货箱两部分结构，处于十分重要的地位。在载重运行过程中，货箱连接立柱的本体结构承受严重的载荷，易出现薄弱区域开裂等问题。本论文主要是针对某型半承载式货车在转向工况下，货箱连接立柱的强度优化分析。2. 基于Nastran 的强度工况分析本文针对某型半承载式货车的连接立柱在转向工况下，设计薄弱区域易出现强度问题的情况，考察立柱结构的结构强度并提出改进参考意见。2.1 有限元模型本文涉及的转向工况分析中，建立车身、底盘与货箱的有限元模型，单元平均尺寸约10mm，细化货箱连接立柱、货箱与车身连接固定结构等处的有限元模型；车身焊点使用CWELD 类型；缝焊采用节点对齐，RBE2 的方式模拟；弹簧、衬套等测量获得刚度矩阵，简化为CBUSH；钢板弹簧简化为BEAM 梁单元；短螺栓简化为RBE2 连接，抓取连接孔及WASHER；胶粘采用RBE2-实体-RBE3 的方式模拟；车门、载重、乘员等简化为CONM2。

图1 有限元模型简图

2.2 边界条件与分析方法本次分析使用极限工况法，模拟货车在实际道路行驶中的各种极限工况下车身受力状态，分析模型约束车轮轮心，施加极限加速度。加速度载荷由多体方法模拟获得。2.3 分析结果根据本次分析的结果，关注货箱连接立柱焊点位置的应力分布，输出如图2 所示的应力分布图：

图2 设计结构分析结果

3. 连接立柱结构优化结构中，货箱连接立柱的后侧与货箱连接，因此在转向工况下，后围板与立柱后侧的板件受到车身向向后的惯性力，与转向载荷力在焊点连接处形成前后撕扯的受力方式。为了改善焊点连接处的受力载荷，提高连接立柱的结构强度，将内部的加强件进行优化更改，如下图：

优化前后结果对比：

4. 结论1、对于货箱与立柱连接的半承载式货车，连接立柱的焊接部位是设计薄弱区域，易出现焊点开裂等问题。通过改进立柱加强件，可以改善连接立柱的受力载荷，提高结构强度。2、Nastran SOL101 线性静力分析已成为行业标准，能准确预测结构静强度，为有效判定问题风险区域，解决强度问题提供依据。3、CAE 方法在方案设计和改进方面，具有快速、高效的优势，能够有效解决问题，提供有效的设计改进方案。参考文献[1] 《MSC.Nastran 基础培训教程》 科学出版社，2005.[2] 《MSC.Nastran 有限元实例教程》 杨剑 张璞 陈火红编著 机械工业出版社，2007.(end)

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