旅游越野房车舱本体强度仿真研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 旅游越野房车舱本体强度仿真研究 摘 要： 使用 ANSYS 软件梁板 混合单元对房车舱本体几何模型建模并 进行网格划分，对舱体在被起吊、运输、 紧急制动和以滑撬支撑四种典型工况下， 载荷分布情况、强度仿真结果分析以及 对边界条件的确立，同时对关键部 位起吊部位，建立局部实体有限元 模型并进行仿真分析。最后将仿真结果 与实测结果对比，符合指标要求。通过 有限元法建立的舱本体模型和得到的计 算数据在工程实践中具有一定的理论意 义和使用价值。 中国论文网 /8/view-12928037.htm 关键词： 房车舱本体； 有限元 建模； 强度仿真； ANSYS -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 中图分类号： TN911.1?34； TP31 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（ 2017）09?0129?03 Abstract： The plate girder hybrid unit in ANSYS software is used to model the geometrical model of the recreational vehicle cabin structure and divide the gridding. The load distribution condition and strength simulation result are analyzed， and the boundary condition is established under the typical working conditions of vehicle cabin lifting， transportation， emergency braking and skid support. The entity finite element model was established for the craning position， and the simulation analysis for it was conducted. The simulation results are compared with the measured results， which meet the index requirements. The vehicle cabin structure model and calculated data obtained with the finite element method have a certain theoretical -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 significance and application value in the engineering practice. Keywords ： cabin structure of recreational vehicle； finite element modeling； strength simulation； ANSYS 0 引 言 _房车越野旅游在我国已逐渐 流行，每年以 70%100%的速度增长， 游客对房车舱本体质量提出较高要求。 房车车载舱本体是复杂的大型机械设备， 工作时它主要承受来自道路及装载的各 种作用，若用经典力学方法计算其强度 和刚度1，则需要做很多的假设和简化， 且力学计算复杂，精度也较差。而有限 元方法适合计算大型复杂结构设备，所 以其是分析计算房车舱本体在多种工况 下强度的一种有效而实用的工具。 本文针对某型号房车舱本体进行 有限元建模和计算求解，并对在典型工 况下舱体刚强度进行有限元仿真分析2， 最后进行实测分析。为以后房车舱体的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 使用、维修、保养和后续生产研制提供 可靠的理论和工程应用支撑。 1 房车舱本体结构 某型号越野房车车载舱体本体由 复合大板构成3，复合大板的蒙皮材料 采用薄而强的铝合金板，两板之间由若 干根纵横交错的方钢管构成骨架，板与 骨架粘接在一起，空隙中填充聚氨酯泡 沫材料。整个舱体设计由六块夹层复合 板、滑橇、铸钢角件和内、外角型件组 装而成。舱体四角立柱均用边长为 40 mm 的方形钢管组焊而成，各门窗采用 槽钢，滑撬使用的材料为冷扎钢板 Q235A，整个舱体外形尺寸为 5.8 m2.1 m2.2 m。舱体本体结构图如图 1 所示。 2 舱本体有限元建模 用一般的板壳单元无法模拟出舱 本体实际情况，采用 ANSYS 特有的铺 层单元模拟由铝板和聚氨酯泡沫构成的 复合大板4，选用梁板单元和实体单元 建立舱体本体的有限元模型。舱本体骨 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 架及空调安装架有限元模型用 BEAM188 空间梁单元建立5。定义各 个铺层的材料特性时，将铺层叠成叠层 板模型，然后计算叠层板的材料特性。 对起吊位置的模型建立应用 SOLID45 实体单元完成。 2.1 材料属性定义 铝板：弹性模量泊松比密度屈服 强度为 250 MPa，抗拉强度为 460 MPa。 泡沫：弹性模量密度剪切模量。 Q235A 材料：弹性模量泊松比密 度抗拉强度为 375460 Mpa，屈服强 度为 236 Mpa。 5040 等效实体方钢：弹性模量 泊松比密度 5070 等效实体方钢：弹性模量 泊松比密度。 2.2 定义界面参数建模 房车舱体网格模型如图 2 所示， 舱体网格各边或各角相差不大、网格面 扭曲小、边节点位于边界等分点附近的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 网格质量比较好。根据舱体矩钢管的界 面形状及大板中铝板和聚氨酯泡沫的厚 度，定义梁单元和板单元的界面参数及 各类边界条件，舱体模型分网后共有 6 946 个单元，其中梁单元 2 632 个，板 单元 4 314 个，节点 6 125 个。 3 舱本体刚强度仿真分析 对舱体在起吊、运输、紧急制动 和以滑撬支撑这四种典型工况下的刚、 强度仿真进行分析，校核舱体是否达标。 3.1 舱体载荷 （1） 装载设备对舱体产生的作 用，舱体载荷有家具、控制器高压开关、 风机、走线架、变压器和空调等。 （2） 来自道路的各种作用。 3.2 计算工况和边界条件确立 （1） 起吊工况，在四个起吊角 的位置对舱体进行约束；舱体承受设备 的重力载荷。 （2） 运输工况，在四个支撑角 的位置和滑撬位置对舱体进行约束；舱 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 体承受设备的重力载荷。 （3） 紧急制动工况，在四个支 撑角的位置和滑撬位置对舱体进行约束， 制动加速度为舱体同时承受设备的重力 载荷和设备在制动时的惯性载荷。 （4） 以滑撬支撑，在滑撬位置 约束舱体，舱体承受设备的重力载荷。 3.3 仿真结果分析 （1） 起吊工况 舱本体最大变形为 1.519 mm， 发生位置为底板调制器的安装位置。对 该舱体起吊位置进行简化后，最大应力 为 107.172 MPa，最大应力发生的位置 为舱体起吊处，如图 3 所示。 由于整个舱体对起吊处模型简化 较大，为得到该处真实的应力分布和变 形情况，建立起吊位置局部实体有限元 模型。为了约束滑撬和舱体底板连接的 面，在起吊处加载吊索对起吊位置施加 起吊力。经计算分析，该处最大变形为 0.029 574 mm，最大应力为 57.261 Mpa，起吊位置局部应力分布图，如图 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 4 所示。 （2） 运输工况 舱体最大变形为 0.669 27 mm， 发生位置为空调的安装位置，最大应力 为 24.981 MPa，如图 5 所示。 （3） o 急制动工况 紧急制动舱体本体的最大位移为 1.669 mm，发生位置为空调的安装位置， 最大应力为 28.341 MPa。如图 6 所示。 （4） 滑橇支撑工况 舱体最大变形为 0.677 6 mm，发 生位置为空调的安装位置，最大应力为 24.975 MPa，如图 7 所示。 3.4 实测分析 四种典型工况下房车舱体本体刚 强度有限元分析计算结果对比7见表 1。按照仿真结果的试制舱体做各种工 况试验： 公路试验，装载舱体的卡车在碎 石、混凝土、沥青三种路面上行驶一定 的公里数，路线包括弯道、铁路交叉口、 拐角和车站等，在交通规则允许的范围 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 内，卡车以最大速度在特殊路面上行驶。 搓板路实验，使装载舱体的卡车 以一定的速度在搓板路上行驶，让舱体 产生剧烈震动反应。 紧急刹车试验，让装载舱体的卡 车正向和反向行驶，舱体承受 3 次以上 最大气动刹车。经过测试某型号房车舱 体符合 TP?94?01“运输性试验程序”，试 验结果表明舱体和舱体系固组件无任何 损坏或故障，说明其各项性能指标均达 到标准，符合使用要求。 4 结 论 在分析房车舱体的结构特点上， 应用有限元法采用多种单元建立舱体本 体有限元模型，并且对