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車輛車架是發(fā)動機(jī)底盤、車身各主要總成的安裝基礎(chǔ)，是車輛中的主要承載部件，所以車架的強(qiáng)度和剛度在車輛總體設(shè)計(jì)中十分重要，深入了解車架的強(qiáng)度特性是車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)的基鹼過去對車輛車架的設(shè)計(jì)與有限元分析主要考慮靜強(qiáng)度，考慮車輛行駛中受動載時(shí)的情況在最大靜載前乘一個(gè)較大的動載系數(shù)。當(dāng)今，對車輛輕量化和降低成本的要求越來越高，車架強(qiáng)度研究應(yīng)更為精確，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)應(yīng)用已比較普及，國內(nèi)外汽車行業(yè)已將有限元法應(yīng)用于車架強(qiáng)度計(jì)算，有限元方法分析數(shù)據(jù)運(yùn)算速度、分析成本低、計(jì)算精度、模型修改比較方便，使車架的動態(tài)分析成為可能，本研究采用試驗(yàn)和有限元法對某型車架進(jìn)行了強(qiáng)度研究。
傳統(tǒng)的車架有限元模型一般采用梁單元，該方法簡單方便，但在有些情況下精度不高，如在貨廂上采用梁單元?jiǎng)t過于簡化采用梁單元和板殼單元聯(lián)合建立有限元模型，既具有較高的精度，結(jié)構(gòu)又不至于太復(fù)雜在計(jì)算車架強(qiáng)度時(shí)，考慮了貨廂對車架強(qiáng)度剛度的影響。車架整體采用了梁單元，而貨廂則采用了梁單元和板殼單元的結(jié)合；車架計(jì)算的成敗在很大程度上還取決于邊界條件的處理，載貨車輛的車架通過鋼板彈簧與車輪相連，由于輪胎的變形相對是很小的，故可處理為車架通過懸架彈簧與大地(基礎(chǔ))連接，為了模擬懸架彈簧，本研究用桿元模擬前后懸架，圖為車架有限元計(jì)算模型(載荷在整個(gè)貨廂內(nèi)均勻分布工況)，將該車架離散為468個(gè)梁單元16個(gè)桿單元。根據(jù)已建立的數(shù)學(xué)力學(xué)模型，在微機(jī)上進(jìn)行計(jì)算，載荷在整個(gè)貨廂內(nèi)均勻分布工況下的部分計(jì)算結(jié)果見表。
在有限元分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行車架強(qiáng)度試驗(yàn)，以驗(yàn)證計(jì)算的正確性靜態(tài)應(yīng)力測試選擇了28個(gè)測點(diǎn)(布片方案從略)，試驗(yàn)及加載工況和計(jì)算時(shí)相同，試驗(yàn)與計(jì)算結(jié)果基本吻合，載荷在整個(gè)貨廂內(nèi)均勻分布工況下，計(jì)算和測量結(jié)果比較見圖。
研究結(jié)果表明，載荷在整個(gè)貨廂內(nèi)均勻分布工況下車架的危險(xiǎn)截面在中靠前部，其它部位強(qiáng)度足夠，和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法相比，用有限元法的計(jì)算速度快，結(jié)果比較準(zhǔn)確，計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果的吻合程度較好。
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