摘 要：我國(guó)地域廣闊，對(duì)于一些路況復(fù)雜的地域，普通車輛難以進(jìn)入，急需一種全地形越野車用于運(yùn)輸。文章對(duì)全地形越野車的車架進(jìn)行了靜力學(xué)分析，以確保其車架能滿足越野車在復(fù)雜工況下的力學(xué)要求。

關(guān)鍵詞：有限元；靜力學(xué)分析；研究

引言

全地形越野車在行駛時(shí)時(shí)工況十分復(fù)雜，而車架作為越野車主要載體會(huì)受到包括發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的各種力和力矩，導(dǎo)致車架發(fā)生結(jié)構(gòu)變形，從而影響車架使用壽命甚至?xí)?duì)整車安全造成威脅。因此需要對(duì)車架進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)分析，檢驗(yàn)其是否可以滿足性能要求。文章對(duì)越野車車架進(jìn)行了靜力分析，通過對(duì)得到的應(yīng)力及位移云圖進(jìn)行分析來判斷車架是否滿足設(shè)計(jì)要求并根據(jù)結(jié)果對(duì)車架進(jìn)行相關(guān)優(yōu)化，使得越野車車架薄弱部位處應(yīng)力集中現(xiàn)象得到改善。

1 劃分網(wǎng)格的基本原則及單元質(zhì)量檢測(cè)

在進(jìn)行車架有限元模型建立時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。

（1）保證模型的準(zhǔn)確性。車架有限元模型應(yīng)盡量逼近車架真實(shí)結(jié)構(gòu)，同時(shí)要考慮到幾何和力學(xué)特性，重點(diǎn)考慮力學(xué)特性。

（2）要保證劃分好的網(wǎng)格與相鄰單元格節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)在一起，即相鄰單元格共享同一邊：焊接單元采用1D單元模擬。

（3）在某些可能出現(xiàn)應(yīng)力集中的地方要盡可能加密網(wǎng)格，并使網(wǎng)格過渡盡可能平緩。

（4）對(duì)一些過渡圓角及螺栓孔等，要進(jìn)行合理的處理，在不影響力學(xué)分析的情況下可進(jìn)行合理的忽略。

網(wǎng)格質(zhì)量同樣對(duì)有限元分析結(jié)果有重要影響，一般要對(duì)模型幾何形狀是否滿足分析要求進(jìn)行檢查控制。在進(jìn)行網(wǎng)格質(zhì)量檢查時(shí)，文章采用如表1所示的網(wǎng)格質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)。

若檢查后發(fā)現(xiàn)網(wǎng)格質(zhì)量較差，可以通過qualityindex面板來對(duì)檢查后顯示質(zhì)量不合格的網(wǎng)格進(jìn)行調(diào)整，通過對(duì)單個(gè)質(zhì)量太差的單元進(jìn)行優(yōu)化或?qū)€(gè)別單元節(jié)點(diǎn)進(jìn)行移動(dòng)，從而使部分質(zhì)量太差的網(wǎng)格質(zhì)量得到改善。車架節(jié)點(diǎn)總數(shù)217375，單元總數(shù)為263364。

2 車架有限元分析及結(jié)論

2.1 車架基本載荷確定

在實(shí)際情況下，由于車輛行駛路況的不同，其需要承受不同的載荷車架會(huì)受到靜載荷以及動(dòng)載荷的作用。在文章中，車輛受到的車架載荷包括：車架自重、駕駛員、發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱、行李架、水箱、電瓶、貨物等。車輛靜載荷的施加根據(jù)實(shí)際情況施加。軟件可自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算。發(fā)動(dòng)機(jī)重量、電瓶、油箱、駕駛員、行李架及行李均按照其與噴霧機(jī)車架接觸的實(shí)際位置，用軟件里的質(zhì)量單元masses進(jìn)行模擬，作用在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)位置。

2.2 車輛滿載工況分析

滿載彎曲工況用來模擬的是車輛在行駛路面狀況良好且處于滿載情況下（行李架、駕駛室等均達(dá)到最大負(fù)荷），車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)或保持勻速直線行駛時(shí)的工況。此工況是車輛在行駛中絕大多數(shù)都處于的一種基本工況，是最常見的工況。彎曲工況下的載荷是由車架自重、發(fā)動(dòng)機(jī)、油箱、駕駛室等部件受到的重力，車輪著地下產(chǎn)生。為使模擬工況與實(shí)際情況接近，同時(shí)要消除車架的剛體位移，因此需對(duì)車架進(jìn)行邊界條件約束。約束條件為：對(duì)車架與前后橋連接位置處的X、Y、Z三個(gè)方向節(jié)點(diǎn)的自由度進(jìn)行約束。

從圖1及圖2中可以看出，整車最大位移出現(xiàn)在右后方，而最大應(yīng)力出現(xiàn)在標(biāo)紅處，為605Mpa，嚴(yán)重超出許用應(yīng)力，屬于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度不夠造成的應(yīng)力集中。建議換為整體式支撐桿。

3 結(jié)束語

文章通過分析越野車車架力學(xué)的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在車架左支撐桿處出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，其原因在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理。需要對(duì)其進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以提高整車的剛度，降低應(yīng)力集中現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

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