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針對(duì)車架的強(qiáng)度分析與結(jié)構(gòu)改進(jìn)流程為：
a)分析軟件：本次車架強(qiáng)度分析使用美國MSC公司的Nastran有限元分析軟件。
b)有限元建模：針對(duì)車架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將車架劃分成殼單元。考慮到約束和加載，將前叉、后擺臂、后貨架以及后減震器分別劃分成體單元、殼單元及彈簧單元。
c)材料參數(shù)：選取泊松比u=0.3，彈性模量E=200 GPa。
d)約束：根據(jù)車架實(shí)際工作情況約束前后輪軸處。
e)加載：車架實(shí)際工作時(shí)承受的載荷是很復(fù)雜的，靜強(qiáng)度分析時(shí)，QJ125車架承受的主要載荷為：人員質(zhì)量150 kg，貨物質(zhì)量10 kg，發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量30 kg，油箱質(zhì)量13缺。所有載荷根據(jù)實(shí)際情況加載在相應(yīng)位置。
分析求解后，對(duì)有限元結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，從中找出了車架應(yīng)力較大的4處位置，如圖所示。這與實(shí)際情況吻合，銷售部門曾經(jīng)收到過用戶反映該位置出現(xiàn)開裂的報(bào)告。分析結(jié)果與實(shí)際情況都表明該車架存在一些薄弱環(huán)節(jié)，因此對(duì)車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重新研究，提出了4種改進(jìn)方案，并對(duì)每種改進(jìn)方案進(jìn)行了有限元分析，與原車架的降應(yīng)力效果對(duì)比見表。根據(jù)對(duì)比分析結(jié)果，綜合各方面因素，傾向于方案2。根據(jù)這一方案重新試制了一款新車架。
在上面的有限元分析中，僅求出了車架的靜強(qiáng)度，而未對(duì)車架實(shí)際運(yùn)行過程中的動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行仿真計(jì)算，因此有必要對(duì)車架進(jìn)一步做實(shí)驗(yàn)測(cè)試。該實(shí)驗(yàn)在某大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試時(shí)，將車架前、后輪軸簡支于專用加載實(shí)驗(yàn)臺(tái)架上。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)能模擬摩托車惡劣運(yùn)行工況，可按需要調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)載荷。借鑒有限元分析結(jié)果，選擇重點(diǎn)部位進(jìn)行貼片，貼片情況如圖所示。
本次實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)測(cè)試了垂直方向的沖擊應(yīng)力。該實(shí)驗(yàn)按照動(dòng)靜法原理，把相關(guān)質(zhì)量的慣性力看作摩托車行駛時(shí)的動(dòng)載荷，實(shí)驗(yàn)中，垂直方向的動(dòng)荷系數(shù) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出如下結(jié)論：
a)動(dòng)荷系數(shù)為4時(shí)，實(shí)驗(yàn)測(cè)出的改進(jìn)前后的兩款車架應(yīng)力降幅對(duì)比見表3。這說明改進(jìn)方案確實(shí)大大提高了車架強(qiáng)度。
b)動(dòng)荷系數(shù)從1逐漸加大至4時(shí)，改進(jìn)后的車架上同一測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力線性度良好，這說明車架材料在實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的惡劣工況下仍工作于彈性范圍。同時(shí)根據(jù)測(cè)試結(jié)果還可看出，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)未對(duì)其他部位產(chǎn)生不良影響。
c)從整個(gè)測(cè)試結(jié)果看，改進(jìn)后的車架最大應(yīng)力均低于材料的許用應(yīng)力，并且應(yīng)力最大位置處的材料安全系數(shù)也都達(dá)到或超過了1.50根據(jù)以上結(jié)論可以認(rèn)為，原定改進(jìn)方案可行。
總結(jié)：采用有限元分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合對(duì)車架進(jìn)行強(qiáng)度求解是可行的和必要的。2、自車架結(jié)構(gòu)改進(jìn)以來，該車架的使用情況一直良好。
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