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多臺(tái)面模塊化汽車(chē)衡秤臺(tái)的有限元分析
2012-12-28
近年來(lái)，作為大型稱(chēng)重計(jì)量設(shè)備的汽車(chē)衡越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于工礦企業(yè)、交通運(yùn)輸、港口、倉(cāng)庫(kù)等各個(gè)部門(mén)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，運(yùn)輸車(chē)輛類(lèi)型不斷增多，裝載能力不斷提高，這就對(duì)汽車(chē)衡的承載能力提出了更高的要求[1]。
傳統(tǒng)的汽車(chē)衡臺(tái)面結(jié)構(gòu)和剛度分析方法是把汽車(chē)衡簡(jiǎn)化成一簡(jiǎn)支梁，這種簡(jiǎn)化方法計(jì)算簡(jiǎn)單，在汽車(chē)衡行業(yè)的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算中曾廣泛采用，但這種建模方法也正是因?yàn)槟Ｐ瓦^(guò)于簡(jiǎn)化而導(dǎo)致最終結(jié)果的不可靠。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展和廣泛應(yīng)用，有限元分析方法逐漸成為結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中強(qiáng)有力的工具。
生產(chǎn)實(shí)踐中，汽車(chē)衡是以剛度指標(biāo)作為重要設(shè)計(jì)依據(jù)的。當(dāng)車(chē)輛滿載過(guò)秤臺(tái)時(shí)，以后輪行至秤臺(tái)縱向中間位置時(shí)產(chǎn)生的秤臺(tái)彎曲變形最大，此時(shí)載荷為最大，秤臺(tái)結(jié)構(gòu)必須滿足此時(shí)的剛度要求。按汽車(chē)衡秤臺(tái)技術(shù)要求，秤臺(tái)承受額定載荷時(shí)的允許最大彎曲變形不得超過(guò)秤臺(tái)縱向長(zhǎng)度的1/800至1/1000，從安全角度出發(fā)，我們?nèi)】v向長(zhǎng)度的1/1000作為校核指標(biāo)，即5mm。
ANSYS提供了兩種生成模型的方法：實(shí)體建模和直接生成模型。由于實(shí)體建模相對(duì)處理的數(shù)據(jù)較少，便于幾何改進(jìn)和單元類(lèi)型的變化，這也便于下一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于龐大或復(fù)雜的模型，尤其是三維實(shí)體模型更加適合，所以對(duì)于汽車(chē)衡秤臺(tái)的剛度校核我們采用實(shí)體建模。
整個(gè)秤臺(tái)除支撐鐵是35號(hào)鋼以外，其余材料都是Q235，所以選定彈性模量為2×1011，泊松比為0.27。
最初計(jì)劃定義單元類(lèi)型為20節(jié)點(diǎn)的6面體單元SOLID95，考慮到上下蓋板形狀規(guī)則，為保證其單元形狀為6面體，蓋板用掃掠網(wǎng)格劃分（SWEEP）或映射網(wǎng)格劃分（MAPPED）。但由于蓋板與槽鋼及筋板焊接處情況較復(fù)雜且厚薄不一，各部分逐個(gè)進(jìn)行網(wǎng)格劃分效率低下，且容易出錯(cuò)，最終采用自由網(wǎng)格劃分。而采用自由網(wǎng)格劃分會(huì)導(dǎo)致6面體單元SOLID95退化為4面體單元，故最終采用10節(jié)點(diǎn)的4面體單元SOLID92。自由網(wǎng)格劃分時(shí)其Smartsizing選定10級(jí)，單元尺寸Size定為0.2。
來(lái)源 電能質(zhì)量分析儀 http://vntnorcwa.cn/
傳統(tǒng)的汽車(chē)衡臺(tái)面結(jié)構(gòu)和剛度分析方法是把汽車(chē)衡簡(jiǎn)化成一簡(jiǎn)支梁，這種簡(jiǎn)化方法計(jì)算簡(jiǎn)單，在汽車(chē)衡行業(yè)的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算中曾廣泛采用，但這種建模方法也正是因?yàn)槟Ｐ瓦^(guò)于簡(jiǎn)化而導(dǎo)致最終結(jié)果的不可靠。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展和廣泛應(yīng)用，有限元分析方法逐漸成為結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中強(qiáng)有力的工具。
生產(chǎn)實(shí)踐中，汽車(chē)衡是以剛度指標(biāo)作為重要設(shè)計(jì)依據(jù)的。當(dāng)車(chē)輛滿載過(guò)秤臺(tái)時(shí)，以后輪行至秤臺(tái)縱向中間位置時(shí)產(chǎn)生的秤臺(tái)彎曲變形最大，此時(shí)載荷為最大，秤臺(tái)結(jié)構(gòu)必須滿足此時(shí)的剛度要求。按汽車(chē)衡秤臺(tái)技術(shù)要求，秤臺(tái)承受額定載荷時(shí)的允許最大彎曲變形不得超過(guò)秤臺(tái)縱向長(zhǎng)度的1/800至1/1000，從安全角度出發(fā)，我們?nèi)】v向長(zhǎng)度的1/1000作為校核指標(biāo)，即5mm。
ANSYS提供了兩種生成模型的方法：實(shí)體建模和直接生成模型。由于實(shí)體建模相對(duì)處理的數(shù)據(jù)較少，便于幾何改進(jìn)和單元類(lèi)型的變化，這也便于下一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)于龐大或復(fù)雜的模型，尤其是三維實(shí)體模型更加適合，所以對(duì)于汽車(chē)衡秤臺(tái)的剛度校核我們采用實(shí)體建模。
整個(gè)秤臺(tái)除支撐鐵是35號(hào)鋼以外，其余材料都是Q235，所以選定彈性模量為2×1011，泊松比為0.27。
最初計(jì)劃定義單元類(lèi)型為20節(jié)點(diǎn)的6面體單元SOLID95，考慮到上下蓋板形狀規(guī)則，為保證其單元形狀為6面體，蓋板用掃掠網(wǎng)格劃分（SWEEP）或映射網(wǎng)格劃分（MAPPED）。但由于蓋板與槽鋼及筋板焊接處情況較復(fù)雜且厚薄不一，各部分逐個(gè)進(jìn)行網(wǎng)格劃分效率低下，且容易出錯(cuò)，最終采用自由網(wǎng)格劃分。而采用自由網(wǎng)格劃分會(huì)導(dǎo)致6面體單元SOLID95退化為4面體單元，故最終采用10節(jié)點(diǎn)的4面體單元SOLID92。自由網(wǎng)格劃分時(shí)其Smartsizing選定10級(jí)，單元尺寸Size定為0.2。
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