重型半挂车静强度有限元分析方法研究

"半挂车的静强度有限元分析 - 朱帅 - 合肥工业大学" 在半挂车的静强度有限元分析中，作者朱帅采用了一种参数化建模方法来构建一个80吨重的重型半挂车的有限元模型。这个模型基于片体构建，虽然没有实际的厚度，但通过在UG（Unigraphics，一种三维CAD软件）中创建线框模型，随后导入Ansys（一款多物理场仿真软件）进行填充处理，转化为板壳模型。这种方法避免了直接在Ansys内部建模，减少了工作量，同时能够更准确地模拟真实情况。 文章首先介绍了半挂车的基本结构，它主要由车架、表面蒙皮和其他附属机构组成。车架由两根纵梁、若干横梁以及牵引销总成构成，通常使用16Mn材料，大部分结构为焊接的钢板和型钢。由于进行的是静态分析，考虑到了结构的对称性，建模时可以省略掉对分析影响不大的部分，例如备胎架和悬架机构，并在悬架处施加适当的约束。 简化后的模型在UG中建立，以线框形式表示，然后通过通用接口进入Ansys进行预处理。在这里，线框模型被转化成板壳模型，确保了相邻面的共线性，模拟了焊接效果。图1展示了具体的车架模型。 在Ansys中，模型的预处理是关键步骤。Ansys是一款广泛应用的结构设计分析软件，适用于多种领域，包括航空、石油、通讯、机械等，它提供了高效且准确的计算工具。在预处理阶段，模型被划分为板壳单元，采用SHELL63单元。SHELL63是一种弹性板壳单元，能够处理法向和面内的应力，每个节点具有六个自由度，包括沿坐标轴的位移和绕坐标轴的转动。由于模型无实际厚度，所以在划分网格时，需要在实常数选项中设定单元厚度。 这篇首发论文详细阐述了如何利用有限元分析方法对重型半挂车进行静强度评估，通过参数化建模和Ansys软件的应用，有效地提高了建模效率和分析精度，为半挂车的设计和安全评估提供了科学依据。