自卸汽车车箱抗冲击性能研究

摘要

随着我国经济的高速发展，公路、矿山、水利工程、铁路、隧道等国家重点建设项目投入的加大，增大了重型自卸汽车的需求，重型自卸汽车产销量也随之猛增。车箱作为自卸汽车上装重要部件之一，在装载矿石过程中，受到矿石下落产生的剧烈冲击使底板出现较大的塑性变形，或使底板纵横梁出现开裂、断裂现象。
　　 本文针对某专用汽车公司的自卸汽车车箱，设计了车箱底板模型和金属锤头，应用有限元技术和试验技术对车箱底板模型进行抗冲击性能研究。在此基础上考虑了自卸汽车悬架系统和车轮的弹性，建立了车箱在矿石冲击作用下有限元分析模型，采用显式动态有限元计算方法求解了不同质量的矿石从不同高度下落冲击车箱底板时的冲击响应，分析车箱底板纵横梁开裂和断裂的原因，并对相同质量矿石从相同高度下落冲击车箱不同位置进行模拟仿真，进行整个车箱底板的抗冲击性能研究。
　　 车箱底板中间纵梁与横梁焊接处开裂位置和底板纵梁与横梁焊接处开裂和纵梁断裂位置有限元模拟表明:当车箱底板厚度为16mm，下落矿石质量超过0.3t时，开裂和断裂处最大应力已大于底板材料的屈服强度(345MPa)或最小抗拉强度(470MPa)。对相同质量矿石从相同高度下落冲击车箱底板不同位置有限元模拟表明，各冲击点的最大应力在车箱长度方向变化不大，中间无支撑处底板应力最大，中间断开纵梁底板应力最小。
　　 本文研究结果可为自卸汽车车箱的结构设计提供依据和指导，对减少重型自卸汽车车箱的损坏，提高重型自卸汽车车箱的使用寿命具有重要的实用价值，可使企业获得较大的社会和经济效益。

目录

摘要

第一章 引言

1．1 课题的提出及意义

1．2 国内外自卸汽车车箱的研究现状

1．3 本文的主要研究内容

第二章 冲击计算有限元基础理论

2．1 引言

2．2 显式动态有限元方法基础

2．2．1 LS-DYNA简述

2．2．2 显式动态有限元算法

2．3 非线性特性简述

2．3．1 材料非线性

2．3．2 几何非线性

2．3．3 边界(接触)非线性

2．4 本章小结

第三章 车箱底板模型冲击有限元计算及试验验证

3．1 引言

3．2 车箱底板模型和冲击锤头结构

3．3 车箱底板模型受冲击作用下的有限元模型

3．3．1 底板模型和冲击锤头的有限元模型

3．3．2 材料特性

3．3．3 接触条件

3．3．4 边界条件

3．4 底板模型冲击试验

3．4．1 底板模型冲击试验系统

3．4．2 试验过程

3．5 有限元计算与试验结果对比分析

3．6 本章小结

第四章 矿石冲击下自卸汽车车箱底板大梁开裂和断裂原因分析

4．1 引言

4．2 矿石冲击下车箱有限元模型

4．2．1 车箱结构

4．2．2 车箱有限元模型的建立

4．2．3 悬架模型

4．2．4 矿石有限元模型

4．2．5 材料特性

4．2．6 接触和边界条件

4．2．7 模拟工况的确定

4．3 计算结果与分析

4．3．1 开裂和断裂处仿真结果与分析

4．3．2 不同冲击位置仿真结果与分析

4．4 本章小结

第五章 全文总结

5．1 全文工作总结

5．2 工作展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢

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