摘? 要:從耐久試驗的經(jīng)驗看,載荷配置裝置研究至關(guān)重要,需采用科學方法,遵循合理耐久試驗流程和程序,對載荷配置裝置實施優(yōu)化,借此提升試驗水平,不斷完善道路性能。通過施加交變載荷,獲得道路耐久性提升的一些思考,總結(jié)出載荷施加程度對路基的影響,為今后的道路建設和路基維護提供參考。
關(guān)鍵詞:載荷配置裝置;耐久試驗;汽車道路
引言:
研究發(fā)現(xiàn),瀝青層間接觸很復雜,如果使用傳統(tǒng)試驗方法,需要考慮不間斷接觸條件。但實際接觸壓力并不是呈現(xiàn)均勻狀態(tài)的,所以路面的受力反應,很容易出現(xiàn)高估和低估的可能。針對以上情況,需設計出完善的載荷實驗裝置,同時實施有限元分析,在此基礎上研究公路荷載破壞力。
1載荷配置裝置實現(xiàn)原理
載荷配置裝置實現(xiàn)原理是:直流電動機(作為重要設備)提供實驗裝置的動力源,在此基礎上發(fā)揮液壓裝置的作用,對實驗路基施加載荷,借助傳感器等配件,監(jiān)測路基的受力變形。與此同時,在實驗裝置設計中,科學運用ANSYS分析軟件,實施可靠有限元分析,得出的結(jié)論可用于汽車零件的優(yōu)化設計。
2實驗裝置參數(shù)確定
2.2.1 荷載施加裝置的選擇
本套實驗裝置重點是怎樣合理施加荷載,另外為提高試驗精度和便利性,需保障荷載的施加裝置自動化水平提升。從實際了解到,受到機械生產(chǎn)條件限制,目前荷載施加裝置大體有兩大種類,一是液壓裝置;還有一種是氣動裝置?,F(xiàn)實使用中,由于其承載能力不同,需要考慮的因素眾多。本套實驗裝置,在實施期間所要求的荷載變化區(qū)間明顯,范圍比較大,所以實際的壓力值較高。基于此,汽車道路耐久試驗的荷載施加裝置選擇應該以液壓系統(tǒng)為主。
2.2.2裝置動力源的選擇
在實驗操作中,動力源的選擇較關(guān)鍵,需選用直流電動機?,F(xiàn)實工作中,由于實驗室條件有限,要控制好模擬小車的速度,將其調(diào)整為0.5 m/s。操作中查表知摩擦系數(shù)f為0.6(干燥瀝青路面的)。根據(jù)以上數(shù)據(jù),可以科學選擇電動機的參數(shù)
3有限元分析
有限元分析軟件ANSYS優(yōu)勢突出,在分析模塊中集成了結(jié)構(gòu)、流體、磁場等眾多要素,是專業(yè)且通用的分析軟件。獲得業(yè)內(nèi)高度評價。具體應用中,可以和CAD軟件接口匹配并發(fā)揮作用,科學完成數(shù)據(jù)的傳輸,提高數(shù)據(jù)傳輸精度,所以是相對高級的CAE軟件之一。在有限元分析中,Workbench是ANSYS的仿真平臺,其主要功能是提供組件(API)。軟件開發(fā)中,用戶可通過研發(fā)程序,完整進行技術(shù)重新組合,形成基于研發(fā)流程的仿真體系。在裝置應用期間,因為液壓系統(tǒng)的荷載(基礎試驗參數(shù))會在車體上直接模擬出,所以易產(chǎn)生應力集中效應。
3.1模擬車體的有限元分析
通過有限元分析思路,需營造ANSYS Work-bench 14.5的分析環(huán)境,借助有限元分析,模擬車體的總變形量,在此基礎上得出等效應力從實踐中看出,模擬小車的最大變形較為集中,主要在荷載施加處。基于此,在現(xiàn)實操作中,施加模擬小車荷載時,需綜合考慮液壓缸活塞的接觸面積問題。提出可行改進方案,通過在端面套上法蘭盤,增大接觸面積。再借助計算機仿真手段,獲得改良后的真實數(shù)據(jù)。改進后的車體,縮小了最大變形,同時等效應力也得到了控制。從以上結(jié)果可以看出,改進后的零件設計趨于理想。
3.2路基的有限元分析
路基面層三維模型具有重要作用,在ANSYS Workbench中生成后,將會指引設置出路基的參數(shù)。從以往研究成果中得知,路基面層的密度相對穩(wěn)定,基本為1100 kg/m,與此同時材料為瀝青。在掌握相關(guān)信息后,便可以在Engineering Data中完成科學參數(shù)的設置。操作中,需要將路基面層三維模型導入,設置有效的面層材料(借助ANSYS良好環(huán)境),科學、細致劃分網(wǎng)格。在有限元分析中,為了使分析結(jié)果更逼真,更加接近于實際情況,科學思路是進行路基多點分析,確保分析結(jié)果精確度高,避免干擾因素的影響。
針對以上的分析結(jié)果,要提取出關(guān)鍵數(shù)值,分別是應點的最大變形以及對應的最大應力。通過這兩項數(shù)據(jù),繪制模擬小車應力變化圖(在不同路基位置)。在試驗環(huán)節(jié)中,需對其結(jié)果進行靜態(tài)液壓載荷施加,然后利用仿真手段,完整繪制變化趨勢圖,并進行不同點位的比對。通過比對后發(fā)現(xiàn),采用荷載施加方法得到的仿真結(jié)果可靠性較高,比較貼合實際的結(jié)果,兩者呈現(xiàn)的變化趨勢相同。但在實際操作中,仿真值與真實值在應用期間有一定的擬合性,這一點不容忽視。由此可以得出,利用有限元方法操作上比較方便,可確保受力分析精準(路基的),同時全面掌握變形情況,在實際應用中有限元分析具有一定的切實可行性。
4結(jié)論
本文研究的內(nèi)容是汽車道路耐久試驗的載荷配置裝置如何進行加載試驗的問題,希望借此提升載荷配置裝置自動化能力,分析路面荷載的情況以及對路基的影響。在具體應用環(huán)節(jié)中,借助仿真技術(shù)的運用,實施精準的實驗裝置配置。實驗裝置的設計中,為了確保裝置使用效果理想,特采用了有限元分析的高質(zhì)量方法,不斷優(yōu)化設計方案。再通過實驗數(shù)據(jù),總結(jié)出荷載對路基的影響規(guī)律。
本次裝置研究主要結(jié)論如下:(1)荷載施加實驗裝置的設計,可真實模擬路面變形,掌握荷載真實情況。(2)有限元分析技術(shù)的高效滲透,對交變載荷實施了仿真分析,得出的結(jié)果非常可靠。(3)該裝置配置方法可用于分析道路變形,推廣價值較高。
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作者簡介:
喬永平(1985年4月16日—),男,漢族,內(nèi)蒙古自治區(qū)扎蘭屯市人,在職研究生,工程師,研究方向整車試驗驗證。