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在礦用汽車的設(shè)計中，貨箱的設(shè)計比較重要，盡管它的結(jié)構(gòu)比較簡單，但是它主要支撐起了車的主體框架結(jié)構(gòu)，起到了裝載的作用。本文以CAD軟件為工具，采用ANSYS軟件對SAG-3723-45 t礦用汽車貨箱強(qiáng)度進(jìn)行有限元分析，貨箱結(jié)構(gòu)主要是由一些不同厚度的板材組成，它的結(jié)構(gòu)簡單，尺寸比較龐大。由于其尺寸的離散性比較大，板與板的焊接處及加強(qiáng)板的部位都是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度考察的要點。因此綜合考慮各方面因素，采用三維實體單元對貨箱建立模型，對重點部位進(jìn)行詳細(xì)地描述。
以計算機(jī)輔助設(shè)計(CAD)軟件為工具，根據(jù)設(shè)計加工圖紙建立貨箱的整體三維實體模型，因為考慮到貨箱的結(jié)構(gòu)尺寸的龐大和重要部位細(xì)節(jié)描述的必要性，將結(jié)構(gòu)中不必要的環(huán)節(jié)部分忽略掉(如貨箱的前沿部分、起吊座耳等)或簡化處理(如貨箱的加載等)。貨箱的有限元離散建立在三維實體模型的基礎(chǔ)上，考慮到結(jié)構(gòu)和載荷的對稱性，取結(jié)構(gòu)的進(jìn)行分析，取結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散。再利用結(jié)構(gòu)的對稱性生成分析模型。在離散過程中將貨箱進(jìn)行網(wǎng)格劃分，部分細(xì)節(jié)采用種子節(jié)點進(jìn)行控制，然后組裝成貨箱結(jié)構(gòu)，這樣既能保證每部分網(wǎng)格的質(zhì)量又能保證對相應(yīng)細(xì)節(jié)的詳細(xì)描述，為保證分析的精度和網(wǎng)格劃分的便利，選取10節(jié)點的四面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。圖是離散后的貨箱三根據(jù)第三強(qiáng)度理論，計算得出在沖擊、平裝和堆裝的情況分別得出其最大的應(yīng)力值。在沖擊點處產(chǎn)生了最大的應(yīng)力值，在平裝時，在貨箱的底板也產(chǎn)生了最大的應(yīng)力值204MPa；而在堆裝時，其產(chǎn)生了最大的應(yīng)力值281MPa。有限元分析與理論計算結(jié)果的比較，如表所示。
第1種沖擊理論計算有限元分析，19.321.4發(fā)生在礦石的沖擊處第2種沖擊理論計算有限元分析17.818.7發(fā)生在礦石的沖擊處平裝理論計算有限元分析，121130發(fā)生在底板的中部堆裝理論計算。
(1)本文應(yīng)用CAD和FEM技術(shù)，對礦用汽車貨箱的有限元強(qiáng)度進(jìn)行了分析，選用10節(jié)點的四面體單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，解決了結(jié)構(gòu)尺寸龐大，細(xì)節(jié)較多，網(wǎng)格劃分的困難，成功建立了貨箱的有限元模型，有效地解決了其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析。
(2)分析計算結(jié)構(gòu)表明，新設(shè)計的SGA3723-45t礦用汽車的貨箱整體強(qiáng)度滿足GB 1591-88規(guī)范要求。對實車的理論計算結(jié)果分析說明，模型設(shè)計合理，計算結(jié)果可信。
(3)在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，充分應(yīng)用CAD、FEM等先進(jìn)的現(xiàn)代數(shù)字設(shè)計技術(shù)，及時發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，有效進(jìn)行結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，使貨箱結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理，為車體設(shè)計提供了科學(xué)的理論依據(jù)。
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