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牽引座靜態(tài)強度試驗仿真分析

2020-06-19 21:40:04·  來源：專用汽車雜志  
　
基于GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強度試驗》中相關(guān)試驗要求及試驗方法，建立牽引座靜態(tài)舉升試驗裝置有限元分析模型，利用有限元分析軟件對模型進行仿真分析
基于GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強度試驗》中相關(guān)試驗要求及試驗方法，建立牽引座靜態(tài)舉升試驗裝置有限元分析模型，利用有限元分析軟件對模型進行仿真分析，以驗證牽引座模型結(jié)構(gòu)是否符合標準要求，為牽引座靜態(tài)強度試驗提供參考依據(jù)。
載荷及工況確定
（1）工況分析
工況一：GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強度試驗》標準中5.2.1.1；
工況二：GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強度試驗》標準中5.2.1.2；
（2）載荷計算
GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強度試驗》標準要求，對于50號牽引座進行靜態(tài)舉升試驗時，載荷施加載荷有兩種，其中5.2.1.1中規(guī)定直接加載于牽引座上，施加載荷為FA1，作為為工況一載荷輸入；5.2.1.2中規(guī)定對50#牽引座和相同型號牽引銷聯(lián)結(jié)的情況下，施加舉升力FA2，作為工況二載荷輸入。
     
 
式中，g——重力加速度，為9.81m/s2
     U——半掛車裝載到其最大設(shè)計總質(zhì)量時，垂直施加在牽引座上的質(zhì)量，單位為噸（t）
根據(jù)GB1589-2016《道路車輛外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限制》中相關(guān)規(guī)定，三軸半掛車的最大載重量為40噸，長度限值為13.75米。通過計算，得到靜態(tài)舉升力FA1，F(xiàn)A2，U。
 
實體模型
依據(jù)GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強度試驗》標準規(guī)定的試驗方法，建立牽引座靜態(tài)舉升試驗設(shè)備三維模型，模型如圖2至圖3所示。其中牽引座實體結(jié)構(gòu)由許多部件組成，為了不影響結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，在建模過程中，適當?shù)暮喕Y(jié)構(gòu)模型，同時，忽略一些不影響分析結(jié)果的幾何特征。
1--手柄桿 2--鞍座板及其方箱焊合總成 3--鎖桿  4--支座 5--鎖鉤 6--保險鎖
 
圖2 工況一加載模型（牽引座模型）
 
1--作用臂 2--安裝板 3--牽引座 4--模擬牽引銷
圖3 工況二加載模型
材料模型
主要部件材料特性如表1所示。
表1 主要部件材料特性
 
有限元模型
（1）工況一載荷
將計算出的載荷FA1加載于牽引座中心位置，建立有限元模型如圖4所示。
 
圖4 工況一有限元模型
（2）工況二載荷
依據(jù)標準中規(guī)定試驗方法，在作用臂的一端施加向上的舉升力FA2。建立有限元模型如圖5所示。
 
                 圖5 工況二有限元模型
結(jié)果分析
（1）工況一結(jié)果分析
在工況一條件下，牽引座靜態(tài)強度仿真結(jié)果如圖6-圖7所示，鞍座板最大變形為1.07mm，位于鞍座板中心位置，該變形量和鞍座板寬度的比值為0.1%<0.2%(GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強度試驗》標準中規(guī)定,彎曲變形不應(yīng)超過其寬度的0.2%）；鞍座板最大應(yīng)力為338.07Mpa，位于方箱焊接處。鞍座板采用Q345材料，屈服強度為345Mpa，因此，在該工況下整體結(jié)果滿足設(shè)計要求。
 
圖6 鞍座板變形云圖
 
圖7 鞍座板應(yīng)力云圖
（2）工況二結(jié)果分析
在工況二條件下，鞍座板應(yīng)力結(jié)果如圖11所示，利用材料抗拉強度去過濾云圖，牽引座鞍座板表面區(qū)域（圖中灰色區(qū)域）超過了Q345材料的抗拉強度，而內(nèi)層單元（圖中紅色圈出）為超過材料的抗拉強度，在此工況下，鞍座板表明已經(jīng)裂開，但整體仍未斷裂，牽引銷并未脫出，證明此牽引座模型滿足標準中規(guī)定的靜態(tài)強度要求。
 
圖11 鞍座板應(yīng)力云圖（半剖）
結(jié)論
綜合兩種工況，利用仿真軟件對牽引座進行靜態(tài)強度試驗研究分析，仿真結(jié)果表明，牽引座模型滿足GB/T 20069-2006《道路車輛-牽引座強度試驗》標準中規(guī)定的靜態(tài)強度要求。
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