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多臺面模塊化汽車衡秤臺的有限元分析
2012-12-28
近年來，作為大型稱重計量設(shè)備的汽車衡越來越廣泛地應(yīng)用于工礦企業(yè)、交通運(yùn)輸、港口、倉庫等各個部門。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，運(yùn)輸車輛類型不斷增多，裝載能力不斷提高，這就對汽車衡的承載能力提出了更高的要求[1]。
傳統(tǒng)的汽車衡臺面結(jié)構(gòu)和剛度分析方法是把汽車衡簡化成一簡支梁，這種簡化方法計算簡單，在汽車衡行業(yè)的設(shè)計和校核計算中曾廣泛采用，但這種建模方法也正是因?yàn)槟Ｐ瓦^于簡化而導(dǎo)致最終結(jié)果的不可靠。隨著計算機(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，汽車衡是以剛度指標(biāo)作為重要設(shè)計依據(jù)的。當(dāng)車輛滿載過秤臺時，以后輪行至秤臺縱向中間位置時產(chǎn)生的秤臺彎曲變形最大，此時載荷為最大，秤臺結(jié)構(gòu)必須滿足此時的剛度要求。按汽車衡秤臺技術(shù)要求，秤臺承受額定載荷時的允許最大彎曲變形不得超過秤臺縱向長度的1/800至1/1000，從安全角度出發(fā)，我們?nèi)】v向長度的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)體建模相對處理的數(shù)據(jù)較少，便于幾何改進(jìn)和單元類型的變化，這也便于下一步的優(yōu)化設(shè)計。對于龐大或復(fù)雜的模型，尤其是三維實(shí)體模型更加適合，所以對于汽車衡秤臺的剛度校核我們采用實(shí)體建模。
整個秤臺除支撐鐵是35號鋼以外，其余材料都是Q235，所以選定彈性模量為2×1011，泊松比為0.27。
最初計劃定義單元類型為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，各部分逐個進(jìn)行網(wǎng)格劃分效率低下，且容易出錯，最終采用自由網(wǎng)格劃分。而采用自由網(wǎng)格劃分會導(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)格劃分時其Smartsizing選定10級，單元尺寸Size定為0.2。
來源 電能質(zhì)量分析儀 http://www.91zenqing.cn/
傳統(tǒng)的汽車衡臺面結(jié)構(gòu)和剛度分析方法是把汽車衡簡化成一簡支梁，這種簡化方法計算簡單，在汽車衡行業(yè)的設(shè)計和校核計算中曾廣泛采用，但這種建模方法也正是因?yàn)槟Ｐ瓦^于簡化而導(dǎo)致最終結(jié)果的不可靠。隨著計算機(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，汽車衡是以剛度指標(biāo)作為重要設(shè)計依據(jù)的。當(dāng)車輛滿載過秤臺時，以后輪行至秤臺縱向中間位置時產(chǎn)生的秤臺彎曲變形最大，此時載荷為最大，秤臺結(jié)構(gòu)必須滿足此時的剛度要求。按汽車衡秤臺技術(shù)要求，秤臺承受額定載荷時的允許最大彎曲變形不得超過秤臺縱向長度的1/800至1/1000，從安全角度出發(fā)，我們?nèi)】v向長度的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)體建模相對處理的數(shù)據(jù)較少，便于幾何改進(jìn)和單元類型的變化，這也便于下一步的優(yōu)化設(shè)計。對于龐大或復(fù)雜的模型，尤其是三維實(shí)體模型更加適合，所以對于汽車衡秤臺的剛度校核我們采用實(shí)體建模。
整個秤臺除支撐鐵是35號鋼以外，其余材料都是Q235，所以選定彈性模量為2×1011，泊松比為0.27。
最初計劃定義單元類型為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，各部分逐個進(jìn)行網(wǎng)格劃分效率低下，且容易出錯，最終采用自由網(wǎng)格劃分。而采用自由網(wǎng)格劃分會導(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)格劃分時其Smartsizing選定10級，單元尺寸Size定為0.2。
來源 電能質(zhì)量分析儀 http://www.91zenqing.cn/
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