清障车 ANSYS HyperMesh.doc

 《超重型清障车托臂优化分析》 目录 一、超重型清障车简介 1 1、历史发展 1 2、车型展示 1 3、托臂展示 2 4、工作形式 2 二、Hypermesh处理 3 1、初始模型 3 2、局部展示 3 3、模型简化 4 4、抽取中面 4 5、镜像取半 5 6、中面处理 5 7、分组定模 6 8、网格划分 6 9、模型分离 6 10、单元属性 7 11、模型导出 8 三、Ansys处理 8 1、导入模型 8 2、施加载荷 9 3、位移云图 9 4、应力云图 10 5、真实应力 11 6、强度校核 12 7、局部优化 12 1、历史发展 清障车是由美国人在1916年发明的，经过近一个世纪的发展，特别是近30年，随着公路和汽车工业的快速发展而迅速发展。 中国是在上世纪90年代以后，才逐步形成产业规模，主要代表是广东粤海和沈阳北方交通。 2、车型展示 Century托吊联体型9055 托吊分离、可旋转型有1130、1140、1060、1075 Rotator Series 3、托臂展示 托臂有2种形式，SDU-Super Duty Underlift和HHU-Hitch Hiker Underlift 4、工作形式 托臂的工作形式是展开托臂并伸长，探入被拖车前端，将被拖车前端抬起并拖走 二、Hypermesh处理 1、初始模型 2、局部展示 托臂内腔展示 托臂前端T型架内腔展示 3、模型简化 将内腔中小部件简化删除，并去除小孔 4、抽取中面 抽取模型中面，并检查，手动补齐未成功抽出的中面 5、镜像取半 为了方便的对模型操作，现取模型一半进行操作 6、中面处理 对中面进行延伸、裁剪、平移等操作，使结构接合紧密，符合实际 7、分组定模 对不同的模块进行分组，以便于对局部进行操作 8、网格划分 对当前一半进行网格划分，并检查网格质量，去除翘曲、重复单元等，镜像出另一半模型并愈合 9、模型分离 为了便于对模型进行局部旋转操作，现把模型分离为两部分（托臂与T型架）。由于两部件连接处为面接触加销轴连接，现将销轴简化为梁，并用BEAM188做辅助梁。 Part1 Part2 10、单元属性 ET Types 模型中板单元采用Shell181，旋转轴处梁单元采用Beam188 Real constants 由于模型中不存在Link单元，故实常数无需赋值 Sections 通过对原始模型测量得到各个板单元的板厚（数据如下），并对应赋值 板号 厚度(mm) 板号 厚度(mm) 1 10+10=20 14 10 2 10+10=20 15 10 3 10+8=18 16 16+8=24 4 10+10+8=28 17 16 5 10+10=20 18 12+8=20 6 10 19 8 7 10 20 12 8 12 21 50(Radius) 9 10 22 52.5(Radius) 10 8+20=28 23 50(Radius) 11 8+20=28 24 52.5(Radius) 12 （152-105）/2=23.5 25 12 13 20 Materials 材料分为两部分，有密度与无密度（适用Link单元及辅助单元）。现将板单元及旋转轴（梁单元）设置为有密度，旋转轴周边辐条状辅助梁设置为无密度。具体参数如下： 参数 DENS（t/mm^3） EX(Mpa) NUXY 大小 7.85E-9 210000 0.3 11、模型导出 将原点定于旋转轴中点，以便于之后的旋转操作。然后对两个模型节点重新编号，以免有重复节点出现。最后导出格式为ANS的Ansys文件。 三、Ansys处理 1、导入模型 将两个模型同时导入，并通过Merge命令将两个模型的节点整合（若两节点间距过大，则通过两点之间建立单元实现） 2、施加载荷 该结构可简化为悬臂端全约束，并配以自重，并在T型架上表面施加沿Y轴负向的均布力，及X轴正向因被拖车与地面摩擦而产生的牵引力。其中托臂全伸状态下设计托举重量是12t（整车），T型架上表面施加点数量为989个，则每点施加力FY=(12/2)*9800/989=59.454N。查资料知一般车型在轮胎有所磨损情况下与沥青路面的摩擦系数=0.022，T型架右表面施加点数量为952个，则每点施加力FX=(12/2)*9800*0.022/952=1.3588N（经测算基本可忽略）。 3、位移云图 Solve之后得位移云图如下，其中DMX=18.4599mm 4、应力云图 由于模型简化不可避免的出现了尖角，导致出现应力集中，SMX=343.114MPa 5、真实应力 理论上最大应力应该出现在悬臂端或者横截面积突变（变小）的截面边缘，故通过Subgrid Sol