自卸汽车高强度钢板车箱结构强度分析
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量 化 起 着 举 足 轻 重 的 作 用 。 目前 ， 北 美 洲 、 洲 等 发 达 国 家 以高 强 度 钢 板 、 强 度 铝 合 金 板 、 强 度 复 合 板 在 欧 高 高 为 代 表 的 典 型 新 材 料 ， 自卸 汽 车 轻 量 化 方 面 得 以 普 遍 应 用 和 推 广 ］ 我 国 某 公 司 设 计 开 发 了一 种 自 卸 汽 在 。
数 ， 高强度 钢板 车箱 的设计及 改进 提供 了参考 依据 。 为
关 键 词 ：自卸 汽 车 ；高 强 度 钢 板 ； 箱 ；强 度 ； 限 元 分 析 车 有
中 图 分 类 号 ：Ｕ４ ３ ８ ６．４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
自卸 汽 车 是 一 种 带 有 液 压 举 升 系 统 ， 自动 完 成 车 箱 卸 货 的 专 用 汽 车 ， 成 为 公 路 运 输 、 路 施 工 、 能 已 道 矿
强 度 为 ８ ７Ｍ Ｐ ， ０ ａ 弹性 模 量 Ｅ＝ ２ ０ ０ ０ Ｎ／ ｍ ， 松 比 一 ０ ３ ＝ １ ０ ｒ ＝ ａ 泊 ．。
车 箱 有 限 元 计 算 模 型 的 网 格 划 分 是 在 Ｈｙ ｅＭ ｅｈ软 件 中 进 行 ｐｒ ｓ
的 。车箱各 板采用 边长 １ ５ｍｍ 的板壳 单元 （ ｈ ｌ 模 拟 ， 板 翻转 支 Ｓ ｅ１ ） 后
山 、 利工程 、 水 隧道 建设 、 口码 头 等场所 各类散 装货 物 的运输 车辆 。近年来 ， 港 随着 国家 节能减 排政 策法规 的 实施 ， 自卸汽 车轻量 化研 究越来 越被社 会所 关注 口 。 自卸汽 车包 括二 类 底盘 和 上装 两部 分 ， 中上装 部分 ］ 其 占到 汽车整备 质量 的 ４ ％左 右 ， Ｏ 车箱 占整个 上装质 量 的 ７ 以上 。因此 ， ５ 车箱 的轻量 化 研究 对 自卸汽 车轻
箱有 限元分 析模 型 ， 用 多 体 动 力 学 仿 真 分 析 软 件 ＳＭＰ Ｋ 仿 真 计 算 出油 缸 的 举 升 采 Ｉ ＡＣ
力 ， 朗 肯 主 动 土 压 力 理 论 计 算 出装 载 的 砂 石 对 各 板 的 作 用 力 ， 用 Ｈｙ ｅｗｏ ｋ 有 限元 按 应 ｐｒ ｒｓ 分 析 软 件 对 车 箱 结 构 强 度 进 行 了 静 态 和 模 态 分 析 ， 到 了 车 箱 应 力 、 形 分 布 和 模 态 参 得 变
第 ２ ５卷 第 ４ 期 ２０１ ０年 １ ２月
青 岛大学学报 （ 程技术 版 ） 工 Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＩ ＮＧＤＡＯ ＵＮＩ ＲＳ ＴＹ （ ＶＥ Ｉ Ｅ＆Ｔ）
ＶｏＩ ２ Ｏ ． ５ Ｎ ．４
Ｄｅ ． ２ ０ ｃ １ ０
文 章 编 号 ： ０ ６—９ ９ （ ０ ０ ０ ０ ６ ０ １０ ７ ８ ２ １ ） ４— ０ １ ５
６ ２
１ ３ 载 荷 的 处 理 。
青 岛大 学 学 报 （ 程 技 术 版 ） 工
第 ２ ５卷
作 用 在 车 箱 上 的 载 荷 包 括 ： 缸 与 车 箱 连 接 处 的举 升 力 、 载 的 砂 石 对 各 板 的作 用 力 。举 升 力 通 过 自卸 油 装 汽 车 整 车 虚 拟 样 机 仿 真 计 算 得 到 ， 配 到 油 缸 与 车 箱 连 接 处 的 相 应 节 点 上 ； 载 的 砂 石 对 各 板 的 作 用 力 按 朗 分 装 肯 主 动 土 压 力 理 论 进 行 计 算 ， 接 加 在 各 板 的相 应 节 点 上 。 直
１ ２ 边 界 条 件 确 定 ．
图 １ 车 箱 有 限 元 分 析 模型
在 举 升 卸 载 过 程 中 ， 箱 翻 转 支 座 与 副 车 架 的 铰 接 处 约 束 ， ， 方 向 的 平 动 自 由 度 和 ， 方 向 的 转 动 车 自由 度 ； 箱 与 油 缸 连 接 处 约 束 方 向平 动 自由 度 和 ｚ， 方 向转 动 自 由度 。 车
１ 车 箱 结 构 的 有 限 元 分 析 模 型 建 立
１ １ 模 型 的 建 立 ．
车箱 主要 由两根 主纵梁 、 底板 、 边板 、 前板 和后板 组成 ， 车箱 通过
翻 转 支 座 与 副 车 架 连 接 。 车 箱 长 ７３ ０ｍｍ、 ２３ ０ ｍｍ、 ｌ５ ０ ０ 宽 ０ 高 ０ ｍｍ。 车 箱 采 用 Ｚ ７ ０ 高 强 度 钢 板 ， 服 强 度 ｄ＝ ７ ６ＭＰ ， 拉 ＱＳ ０ Ｌ 屈 ＝ ４ ａ 抗 ＝
收稿 日期 ：２ １ ０ ０ ０ ０ ７— ５
基金 项 目 ：山 东 省 自然 科 学 基 金 资 助项 目（ Ｒ ０ ９ Ｍ０ ４ Ｚ ２０Ｆ ４）
作者 简 介 ：王锋 （９ ４ ） 男 ， 东邹 平 人 ， 士 研 究 生 ， １８ ， 山 硕 主要 研 究 方 向 为车 辆 动 态模 拟仿 真 技 术 。
座 与 车 箱 翻 转 支 座 采 用 三 维 实 体 单 元 （ ｏｉ） 拟 ， 箱 焊 接 部 位 采 Ｓｌ 模 ｄ 车 用 焊 接 单 元 （ ａ ） 拟 ， 接 部 位 的 节 点 采 用 焊 接 单 元 连 接 。整 个 Ｒｂ ｒ模 焊 车 箱 有 限元 模 型 由 ５ 】４ ６ 单 元 ，２ ２ １ ７个 ５ ６１ ２个 节 点 组 成 。 车 箱 有 限 元 分析模 型如 图 １ 示 。 所
自卸汽 车 高强 度钢 板 车 箱 结构 强 度 分析
王 锋 ，刘 大 维 ，符 朝 兴 ，程 晓东 ，刘 文 昊。
（ ． 岛大 学机 电工程 学院 ，山东 青 岛 ２ ６ ７ ； ． １青 ６ ０ １ ２ 重汽 集 团专用汽 车公 司 ，山 东 青 岛 ２ ６ ３ ） ６ ０ １
摘 要 ： 分 析 自卸 汽 车 高 强 度 钢 板 车 箱 的 结 构 强 度 ， 立 了 以 板 壳 单 元 为 基 本 单 元 的 车 为 建
车 高强度钢 板 车箱 ， 轻 了整车 自重 。为使 高强度 钢板 车箱 满足使 用要求 ， 减 本文 基 于虚拟样 机Biblioteka Baidu和有限元 技术
对 高 强 度 钢 板 车 箱 的 结 构 强 度 进 行 了分 析 ， 高 强 度 钢 板 车 箱 的 设 计 及 改 进 提 供 了参 考 依 据 。 为
数 ， 高强度 钢板 车箱 的设计及 改进 提供 了参考 依据 。 为
关 键 词 ：自卸 汽 车 ；高 强 度 钢 板 ； 箱 ；强 度 ； 限 元 分 析 车 有
中 图 分 类 号 ：Ｕ４ ３ ８ ６．４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
自卸 汽 车 是 一 种 带 有 液 压 举 升 系 统 ， 自动 完 成 车 箱 卸 货 的 专 用 汽 车 ， 成 为 公 路 运 输 、 路 施 工 、 能 已 道 矿
强 度 为 ８ ７Ｍ Ｐ ， ０ ａ 弹性 模 量 Ｅ＝ ２ ０ ０ ０ Ｎ／ ｍ ， 松 比 一 ０ ３ ＝ １ ０ ｒ ＝ ａ 泊 ．。
车 箱 有 限 元 计 算 模 型 的 网 格 划 分 是 在 Ｈｙ ｅＭ ｅｈ软 件 中 进 行 ｐｒ ｓ
的 。车箱各 板采用 边长 １ ５ｍｍ 的板壳 单元 （ ｈ ｌ 模 拟 ， 板 翻转 支 Ｓ ｅ１ ） 后
山 、 利工程 、 水 隧道 建设 、 口码 头 等场所 各类散 装货 物 的运输 车辆 。近年来 ， 港 随着 国家 节能减 排政 策法规 的 实施 ， 自卸汽 车轻量 化研 究越来 越被社 会所 关注 口 。 自卸汽 车包 括二 类 底盘 和 上装 两部 分 ， 中上装 部分 ］ 其 占到 汽车整备 质量 的 ４ ％左 右 ， Ｏ 车箱 占整个 上装质 量 的 ７ 以上 。因此 ， ５ 车箱 的轻量 化 研究 对 自卸汽 车轻
箱有 限元分 析模 型 ， 用 多 体 动 力 学 仿 真 分 析 软 件 ＳＭＰ Ｋ 仿 真 计 算 出油 缸 的 举 升 采 Ｉ ＡＣ
力 ， 朗 肯 主 动 土 压 力 理 论 计 算 出装 载 的 砂 石 对 各 板 的 作 用 力 ， 用 Ｈｙ ｅｗｏ ｋ 有 限元 按 应 ｐｒ ｒｓ 分 析 软 件 对 车 箱 结 构 强 度 进 行 了 静 态 和 模 态 分 析 ， 到 了 车 箱 应 力 、 形 分 布 和 模 态 参 得 变
第 ２ ５卷 第 ４ 期 ２０１ ０年 １ ２月
青 岛大学学报 （ 程技术 版 ） 工 Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＩ ＮＧＤＡＯ ＵＮＩ ＲＳ ＴＹ （ ＶＥ Ｉ Ｅ＆Ｔ）
ＶｏＩ ２ Ｏ ． ５ Ｎ ．４
Ｄｅ ． ２ ０ ｃ １ ０
文 章 编 号 ： ０ ６—９ ９ （ ０ ０ ０ ０ ６ ０ １０ ７ ８ ２ １ ） ４— ０ １ ５
６ ２
１ ３ 载 荷 的 处 理 。
青 岛大 学 学 报 （ 程 技 术 版 ） 工
第 ２ ５卷
作 用 在 车 箱 上 的 载 荷 包 括 ： 缸 与 车 箱 连 接 处 的举 升 力 、 载 的 砂 石 对 各 板 的作 用 力 。举 升 力 通 过 自卸 油 装 汽 车 整 车 虚 拟 样 机 仿 真 计 算 得 到 ， 配 到 油 缸 与 车 箱 连 接 处 的 相 应 节 点 上 ； 载 的 砂 石 对 各 板 的 作 用 力 按 朗 分 装 肯 主 动 土 压 力 理 论 进 行 计 算 ， 接 加 在 各 板 的相 应 节 点 上 。 直
１ ２ 边 界 条 件 确 定 ．
图 １ 车 箱 有 限 元 分 析 模型
在 举 升 卸 载 过 程 中 ， 箱 翻 转 支 座 与 副 车 架 的 铰 接 处 约 束 ， ， 方 向 的 平 动 自 由 度 和 ， 方 向 的 转 动 车 自由 度 ； 箱 与 油 缸 连 接 处 约 束 方 向平 动 自由 度 和 ｚ， 方 向转 动 自 由度 。 车
１ 车 箱 结 构 的 有 限 元 分 析 模 型 建 立
１ １ 模 型 的 建 立 ．
车箱 主要 由两根 主纵梁 、 底板 、 边板 、 前板 和后板 组成 ， 车箱 通过
翻 转 支 座 与 副 车 架 连 接 。 车 箱 长 ７３ ０ｍｍ、 ２３ ０ ｍｍ、 ｌ５ ０ ０ 宽 ０ 高 ０ ｍｍ。 车 箱 采 用 Ｚ ７ ０ 高 强 度 钢 板 ， 服 强 度 ｄ＝ ７ ６ＭＰ ， 拉 ＱＳ ０ Ｌ 屈 ＝ ４ ａ 抗 ＝
收稿 日期 ：２ １ ０ ０ ０ ０ ７— ５
基金 项 目 ：山 东 省 自然 科 学 基 金 资 助项 目（ Ｒ ０ ９ Ｍ０ ４ Ｚ ２０Ｆ ４）
作者 简 介 ：王锋 （９ ４ ） 男 ， 东邹 平 人 ， 士 研 究 生 ， １８ ， 山 硕 主要 研 究 方 向 为车 辆 动 态模 拟仿 真 技 术 。
座 与 车 箱 翻 转 支 座 采 用 三 维 实 体 单 元 （ ｏｉ） 拟 ， 箱 焊 接 部 位 采 Ｓｌ 模 ｄ 车 用 焊 接 单 元 （ ａ ） 拟 ， 接 部 位 的 节 点 采 用 焊 接 单 元 连 接 。整 个 Ｒｂ ｒ模 焊 车 箱 有 限元 模 型 由 ５ 】４ ６ 单 元 ，２ ２ １ ７个 ５ ６１ ２个 节 点 组 成 。 车 箱 有 限 元 分析模 型如 图 １ 示 。 所
自卸汽 车 高强 度钢 板 车 箱 结构 强 度 分析
王 锋 ，刘 大 维 ，符 朝 兴 ，程 晓东 ，刘 文 昊。
（ ． 岛大 学机 电工程 学院 ，山东 青 岛 ２ ６ ７ ； ． １青 ６ ０ １ ２ 重汽 集 团专用汽 车公 司 ，山 东 青 岛 ２ ６ ３ ） ６ ０ １
摘 要 ： 分 析 自卸 汽 车 高 强 度 钢 板 车 箱 的 结 构 强 度 ， 立 了 以 板 壳 单 元 为 基 本 单 元 的 车 为 建
车 高强度钢 板 车箱 ， 轻 了整车 自重 。为使 高强度 钢板 车箱 满足使 用要求 ， 减 本文 基 于虚拟样 机Biblioteka Baidu和有限元 技术
对 高 强 度 钢 板 车 箱 的 结 构 强 度 进 行 了分 析 ， 高 强 度 钢 板 车 箱 的 设 计 及 改 进 提 供 了参 考 依 据 。 为