驾驶室前围静力分析与失效研究

摘要

重型汽车的行驶路况较为恶劣，驾驶室作为重型汽车的重要总成，需要为驾驶人员提供良好的安全保障。重型汽车驾驶室为非承载式车身，驾驶室前端通过前围与前减震器悬架装配连接，车架扭转会引起驾驶室扭转，在反复作用下前围表面会产生结构断裂现象。为了使前围能够满足设计使用寿命和装配要求，其结构需要有足够的强度和刚度，同时也需提高驾驶的安全性和可靠性。 本文以重型汽车驾驶室前围为研究对象，针对其在行驶的过程中出现的结构断裂现象进行研究。通过有限元分析其结构断裂原因，确定应力集中强度不足是导致其开裂的主要因素。随后进行静载试验，验证分析结果的可靠性。最后提出优化方案，并将优化方案与原结构作对比，验证优化方案的可行性，具体的研究内容如下： 首先，本文对该重型汽车驾驶室前围进行结构分析、静力学分析和失效分析，并针对失效现象提出可能造成开裂的原因，寻找解决问题的办法和措施。 其次，本文基于有限元理论，在驾驶室行驶的恶劣工况（扭转工况四种状态、紧急制动工况及紧急转弯工况）下对驾驶室前围进行有限元分析，由第四强度理论可知扭转工况四种状态下的应力值与前围材料的屈服极限值较接近，重型汽车在行驶的过程中存在很大的安全隐患，若长期处于恶劣行驶工况，前围可能出现断裂现象，为提高行驶的安全性，后续应对前围结构进行改进设计。 然后，为验证前围有限元分析结果的准确性，本文将采用仿真与试验结合的方法，搭建前围静载扭转试验台，在试验台上通过控制驾驶室与减震器悬架的装配及受力，实现扭转工况四种状态的模拟，在综合参数应变仪上读取应变结果并对数据处理，与前围在同工况下的有限元分析结果对比，可知利用计算机分析技术准确、可靠。 最后，根据前围的有限元分析和试验分析结果，确定前围的设计薄弱部位，采用增加加强筋的方法对前围结构进行改善，之后利用计算机分析技术对改进后的前围结构在扭转工况下进行分析。由结果可知，前围的强度和刚度得到提升，从而确保了重型卡车驾驶室的安全性，延长了产品寿命，减少了驾驶室前围结构失效导致的质量问题。

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