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隨著公路、礦山及大型水利等工程建設(shè)的不斷發(fā)展，對輪式裝載機(jī)的需求急劇增加。后車架結(jié)構(gòu)的合理性直接影響整機(jī)的可靠性和安全性。傳統(tǒng)的力學(xué)分析方法常采用較多的假設(shè)、簡化和經(jīng)驗(yàn)計算，這種結(jié)果顯然是不精確的，而且有可能使得部分結(jié)構(gòu)裕度過大造成浪費(fèi)或者因疲勞而產(chǎn)生疲勞斷裂。采用板殼單元模擬后車架的結(jié)構(gòu)并進(jìn)行約束和加載，可以得到精確的計算結(jié)果，找出危險區(qū)域并進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析和改進(jìn)。從而可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少制造成本、縮短制造周期，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭能力。文章對后車架進(jìn)行有限元分析，指出其薄弱部位并進(jìn)行改進(jìn)，不但節(jié)省了材料而且使得應(yīng)力分布更加均勻合理
建立裝載機(jī)后車架的幾何模型時，根據(jù)裝載機(jī)后車架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在保證其力學(xué)性能不變的條件下，對后車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)簡化，可忽略吊耳板和一些很小的或者不重要的螺栓孔、鉚接孔及過渡圓角。因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)雖然對整體應(yīng)力分布影響較小，卻影響網(wǎng)格劃分的結(jié)構(gòu)，從而影響計算結(jié)果的精度。
由于后車架是對稱結(jié)構(gòu)，所以總體的建模思路是先建立模型的左半部分，然后通過對稱建立完整的幾何模型，最后處理公共的局部特征。
有限元分析選擇單元類型：由于裝載機(jī)后車架是由一系列薄壁板件焊接而成的結(jié)構(gòu)，且有些零件形狀復(fù)雜，宜離散為板殼單元，選取板殼單元作為分析的單元類型。根據(jù)裝載機(jī)后車架所受載荷的特點(diǎn)，選取SHELL63單元。因?yàn)樗哂袕澢匦院湍ぬ匦�，適用于同時受橫向載荷和膜載荷的薄板結(jié)構(gòu)。
強(qiáng)度分析中定義實(shí)常數(shù)：由于裝載機(jī)后車架由許多厚度不同的薄板組成，因此需定義不同的實(shí)常數(shù)，這是板殼問題分析中所特有的。統(tǒng)計后車架的厚度應(yīng)定義10個實(shí)常數(shù)，厚度分別為34，30，25，24，20，16，14，12，10，60。
定義材料屬性：在ANSYS中建好后車架幾何模型并進(jìn)行布爾操作后，按照以下操作對后車架模型的各個面進(jìn)行屬性分配：ANSYS-Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh Attributes。裝載機(jī)后車架由3種材料組成。
劃分網(wǎng)格：有限元模型的求解規(guī)模、精度及時間與劃分后網(wǎng)格的疏密有直接的關(guān)系。求解結(jié)果的準(zhǔn)確與否也取決于網(wǎng)格的質(zhì)量。因此，要根據(jù)有限元模型建立的準(zhǔn)則檢查劃分的網(wǎng)格，對于不符合準(zhǔn)則的地方進(jìn)行重新修改并再次劃分。直至建立合理的有限元模型。為獲得正確的結(jié)論做好準(zhǔn)備。劃分后的網(wǎng)格如圖所示，共劃分為19018個節(jié)點(diǎn)，18552個單元。
專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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