QY35K型汽车起重机车架的有限元分析(2)

用常规的解析法进行设计计算,而为了实现计算,通常需作一些假定:(1)转台部分视为刚体;(2)忽略车架中的诸多隔板、加强板等;(3)支腿视为对称布置;(4)计算时,对上车载荷简化到转台回转中心的集中力和力矩不作处理。然后再用梁模型计算截面应力。而实际上,车架是用薄板焊接成的大箱形结构,其精确的模型是板壳模型,解算这种模型比较好的方法是有限元法,可以全面、细致地分析整个结构的应力和变形。故本文采用这种方法来分析计算QY35K汽车起重机车架,并以吊臂位于正侧方时的工况为例说明整个分析过程。

图1　车架有限元网格示意图

1　车架整体建模与分析

111　实体建模和有限元网格划分

QY35K汽车起重机车架主体部分为倒凹字型

将上车自重与吊重简化成通过回转中心的一个

垂直向下的集中载荷Gp=5913t以及吊重平面内的

力矩M=122179t m。按静力等效原则,将这2种载荷分解到座圈的36个联接螺栓点上,其中Gp为均匀分布,而M作用到螺栓点上力的大小,视其点到回转轴距离成正比,为线形分布。每个加载点2。另外,还须考

12及发动机位于车将22外、。

(2)约束处理如图2所示,约束活动支腿底部接触面的Y方向移动、绕X及Z轴转动自由度。为消除结构刚体位移,选择其中一活动支腿底面上的一点,约束X、Z方向的移动自由度。具体计算时,先按4个支腿全部工作时考虑,即对4个支腿全部加约束,倘若出现某一个支腿反力为负值,则表明此支腿工作时已离地,故必须解除其约束,重新计算。模型加载及约束情况如图2所示。

薄壁封闭大箱形结构,为加强其抗扭转刚度,中间还加了8块横向隔板。为保证回转支承的刚性,转台部位加设了多块纵、横向撑板和斜筋板,其上还焊接有回转支承座圈。车架采用H型支腿,支腿与车架焊为一体。工作时,承于地面承受载荷,,而将前段忽略不计。在实体建模时,对车架尽可能不作任何简化。车架及支腿均视作薄板构成,取薄板中面尺寸造型,而座圈则按实体造型

。对于固定支腿与活动支腿的连接,虽然它们是一种接触连接,而非固定连接,但为了实现整体结构的传力,故在模型中将2者固连。综合利用自上而下、自下而上以及布尔运算等方法进行建模。

划分网格时,板用板壳元shell63来离散。shell63是一种4节点线弹性单元,它遵循基尔霍夫假定,即变形前垂直于中面的法线变形后仍垂直于中面,且其可以同时考虑弯曲变形及中面的膜力,比较符合车架的实际受载情况。实体采用8节点6面体单元solid45进行划分,其还可以将实体划分成四面体形状。考虑到转台座圈与上盖板连接周围、活动支腿与固定支腿搭接处附近是应力集中部位,故采用较多单元进行划分。如图1所示,模型规模为:64928个单元、49707个节点。112　载荷及约束处理

(1)载荷处理—12

—

图2　车架模型加载及约束示意图

113　计算结果分析

通过对上述有限元模型进行解算,求得支反力

R1=310556N,R2=26l154N,R3=56592N,R4=45132N。由于支反力值均大于零,表明在此工

况下车架是处在4个支腿的工作状态。最大应力值

《起重运输机械》　2003(10)