Explicación del análisis profesional del remolque de cemento 2022 (muy profesional)

Con la popularización de la tecnología informática, el análisis de elementos finitos por ordenador del remolque de cemento se ha utilizado cada vez más en el análisis de ingeniería y en el desarrollo y diseño de productos, y el análisis de elementos finitos por ordenador se ha convertido en una forma eficaz y conveniente de resolver el problema de calcular y analizar datos de ingeniería grandes y complejos. En la actualidad, el análisis de elementos finitos por ordenador se utiliza ampliamente en muchos campos como la fabricación de maquinaria, la formación y el procesamiento de materiales, el desarrollo de aparatos electrónicos y eléctricos, la estructura del automóvil, los materiales aeroespaciales, la defensa nacional y el diseño militar, la ingeniería civil y la construcción, la construcción naval, la industria petroquímica, la extracción de energía, el transporte ferroviario y la investigación científica teórica.

En esta sección, simulamos y analizamos el remolque de cemento de 30m3 (en adelante "remolque de cemento") bajo diferentes condiciones de conducción mediante la tecnología de análisis de elementos finitos por ordenador para verificar su resistencia.

 

1. Establecimiento del modelo geométrico del remolque de cemento y del mallado de elementos finitos

En la práctica, la estructura del objeto es a menudo compleja, y si el modelado se hace completamente según la estructura sólida, hará que el modelo sea más complicado y aumentará en gran medida el análisis computacional.

En la práctica, la estructura del objeto suele ser compleja, y si el modelado se hace completamente según la estructura sólida, se complicará el modelo y aumentará mucho el tiempo de cálculo y análisis, o incluso será imposible. Por esta razón, al construir el modelo geométrico de un componente, se puede reducir la dificultad y la carga de trabajo del análisis simplificando el modelo bajo ciertas condiciones.

La carga de trabajo puede reducirse simplificando el modelo en determinadas condiciones. En este trabajo, para facilitar la modelización de un remolque de cemento de 30 m3, se realizaron los siguientes tratamientos.

(1) No se tiene en cuenta la influencia de la soldadura en la estructura, se considera que la calidad de la soldadura está garantizada, y la soldadura y los componentes se consideran como un todo.

(2) Para los agujeros de roscado, los agujeros de proceso, las lengüetas de proceso, las escaleras de subida, etc. en el vehículo, que no afecta a la resistencia global de los componentes, puede ser ignorado en el modelado.

(3) Para algunas esquinas redondeadas en el proceso de procesamiento, el modelo se simplifica utilizando el método de la recta en lugar de la curva.

De acuerdo con la idea anterior, el modelo geométrico del remolque de cemento de 30m3 construido por SolidWorks se muestra en la Figura 4-1.

Para el análisis de elementos finitos se utilizó el software ABAQUS, y para la división de la malla se empleó una mezcla de mallas triangulares y cuadráticas con un tamaño de malla de 15 mm.

 

2. Selección de las condiciones de simulación para el análisis de elementos finitos del remolque de cemento

De acuerdo con la situación de carga real del remolque cisterna de cemento, se seleccionan cuatro condiciones de trabajo, a saber, carga completa, descarga, giro y frenado, para el análisis de la deformación y la intensidad de la tensión de todo el vehículo.

Las condiciones definidas para cada condición de trabajo simulada son las siguientes.

1)Condición de trabajo a plena carga

La carga del vehículo es: el peso propio de la estructura y 32300kg de material

Las condiciones de contorno son: sujeción en el perno de tracción y suspensión del vehículo

2)En condiciones de descarga

La carga del vehículo es: el peso de la estructura, 32300kg de material y 0,2MPa de presión de descarga

Las condiciones de contorno son: sujeción en el perno de tracción y suspensión del vehículo

3)En condiciones de giro

La carga del vehículo es: aceleración hacia abajo de 1g, aceleración lateral de 1g

Las condiciones de contorno son: el perno de tracción y la suspensión del vehículo con retención

(4) En condiciones de frenado

La carga del vehículo es: aceleración hacia abajo 1g, aceleración hacia delante 2g

Las condiciones de contorno son: el perno de tracción y la suspensión del vehículo con restricciones

donde el material del barril es B600, límite elástico ≥ 550MPa, resistencia a la tracción ≥ 600MPa.

Material del bastidor inferior del cuerpo Q345, límite elástico ≥ 345MPa, resistencia a la tracción ≥ 490Pa; material de la cabeza Q345, límite elástico ≥ 345MPa, resistencia a la tracción ≥ 490MPa.

 

3. Análisis de elementos finitos del remolque de cemento en condiciones de trabajo simuladas

Análisis de la condición de plena carga

La condición de carga completa simula el remolque de cemento que circula por la carretera a una velocidad uniforme cuando está completamente cargado, que soporta principalmente su propio peso y el del material cargado.

La deformación del desplazamiento del remolque de cemento bajo la condición de carga completa simulada se muestra en la Figura 4-2, y la deformación máxima es

La deformación máxima es de 10,9 mm, que se produce en los dos lados superiores del cilindro. Debido a que el tanque está diseñado con 4 secciones de flexibilidad de arco circular, se permite que el tanque tenga deformaciones y cumpla con los requisitos de diseño.

La tensión máxima del vehículo es de 213 MPa, que se produce en los dos lados superiores del cilindro, y es inferior a la resistencia del material utilizado en el cilindro; la tensión máxima del chasis es de 83,9 MPa, que se encuentra en la viga del bastidor detrás del pasador de tracción, y es inferior a la resistencia del material utilizado en el chasis.

La tensión máxima de los bajos es de 83,9 MPa, que se encuentra en el travesaño del bastidor detrás del pasador de tracción, y es inferior a la resistencia del material utilizado en los bajos. La tensión global del cañón y del bastidor de los bajos es pequeña, y el margen de seguridad es relativamente grande para cumplir los requisitos de diseño.

 

4. Análisis de las condiciones de descarga

La condición de descarga simula la descarga del remolque de transporte de cemento cuando está completamente cargado, soportando el peso del vehículo y el peso del material, y presurizando el tanque en 0,2MPa.

La deformación de desplazamiento del remolque de cemento bajo la condición de descarga simulada se muestra en las figuras 4-5, y la deformación máxima es de 16,7 mm, que se produce en la parte superior del tanque.

La tensión máxima del vehículo es de 266 MPa, que se encuentra en la parte lateral de la sección media del cilindro, y es inferior a la resistencia del material utilizado en el cilindro; la tensión máxima del bastidor inferior de la carrocería es de 102 MPa, que se encuentra en la primera viga transversal de la parte superior de la suspensión del bastidor inferior de la carrocería, y es inferior a la resistencia del material utilizado en el bastidor inferior de la carrocería.

La tensión máxima del bastidor de los bajos es de 102 MPa, que se encuentra en el primer travesaño de la parte superior de la suspensión de los bajos y es inferior a la resistencia del material utilizado para el bastidor de los bajos. La tensión global del barril y del bastidor de los bajos es menor y el margen de seguridad es mayor, lo que cumple los requisitos de diseño.

 

5. Análisis de las condiciones de giro

La condición de giro simula la situación de giro del remolque cisterna de cemento cuando está completamente cargado, y la aceleración hacia abajo de 1g y la aceleración lateral de 1g se aplican al vehículo para el análisis. El desplazamiento del remolque de cemento a granel bajo la condición de giro simulada se muestra en la Figura 4-8, y la deformación máxima es de 12,7 mm, que se produce en la parte superior del lado del barril.

El diagrama de la nube de tensiones del remolque de carga seca en su conjunto y del bastidor inferior en condiciones de giro se muestra en las figuras 4-9 y 4-10, y la tensión máxima del vehículo

La tensión máxima del vehículo es de 222 MPa, que se produce en la parte inferior del extremo delantero del cañón y del bastidor inferior de la carrocería, que es inferior a la resistencia del material utilizado en el cañón; la tensión máxima del bastidor inferior de la carrocería es de 196 MPa, que se produce en la parte del bastidor donde se instala el pasador de tracción, que es inferior a la resistencia del material utilizado en el bastidor inferior.

La tensión máxima de los bajos es de 196 MPa, que es inferior a la resistencia del material de los bajos. La tensión global del cañón y del bastidor de los bajos es pequeña, y el margen de seguridad es grande, lo que cumple los requisitos de diseño.

 

6. Análisis de las condiciones de frenado

La condición de frenado simula la condición de frenado de emergencia cuando el semirremolque cisterna de polvo está completamente cargado y se encuentra con una situación inesperada durante el viaje. En el análisis, se aplica al vehículo una aceleración hacia abajo de 1g y una aceleración hacia delante de 2g.

La deformación de desplazamiento del semirremolque cisterna de polvo bajo la condición de frenado simulada se muestra en la figura 4-11, y la deformación máxima es de 11,1 mm, que se encuentra en ambos lados de la parte superior del centro del cilindro.

En las figuras 4-12 y 4-13 se muestran las nubes de tensión del bastidor general y del bastidor inferior del semirremolque cisterna de polvo en la situación de frenado simulada. La tensión máxima del vehículo es de 317 MPa, que se produce en la parte inferior delantera del cuerpo del cilindro y la parte de conexión del bastidor inferior, que es menor que la resistencia del material utilizado para el cuerpo del cilindro; la tensión máxima del bastidor inferior es de 156 MPa, que se produce en la parte de la sección variable delantera del bastidor inferior trasero, que es menor que la resistencia del material utilizado para el bastidor. La tensión global del bastidor del cilindro y del bastidor inferior es pequeña, y el margen de seguridad es grande para cumplir los requisitos de diseño.

 

7. Análisis de la condición de trabajo a plena carga ajustada

La condición de carga completa ajustada simula la conducción del semirremolque cisterna de polvo en la carretera a velocidad constante cuando está completamente cargado, en este momento, soporta principalmente su propio peso y el peso de los materiales cargados, el desplazamiento del semirremolque cisterna de polvo se muestra en la figura 4-14, la deformación máxima es de 12,4 mm, que aparece en los dos lados superiores del cuerpo del cilindro.

 

La tensión máxima del vehículo es de 273MPa, que se encuentra en ambos lados de la parte superior del cañón, inferior a la resistencia del material utilizado en el cañón; la tensión máxima del bastidor inferior es de 138MPa, que se encuentra en la viga transversal del bastidor inferior detrás del pasador de tracción, inferior a la resistencia del material utilizado en el bastidor. El cañón y el bastidor inferior cumplen los requisitos de diseño.

8. Análisis de la condición de descarga después del ajuste

La condición de descarga ajustada simula la condición de descarga del semirremolque cisterna de polvo cuando está completamente cargado, soportando el peso del vehículo y el peso del material, y presurizando 0,2MPa en el tanque.

El desplazamiento del semirremolque cisterna de polvo bajo la condición de descarga simulada ajustada se muestra en la Figura 4-17, y la deformación máxima es de 18,7 mm, que aparece en la parte superior del cilindro.

Las nubes de tensión del semirremolque cisterna de polvo en su conjunto y del bastidor inferior en la situación de descarga simulada después del ajuste se muestran en las figuras 4-18 y 4-19.

La tensión máxima del vehículo es de 300 MPa, que se encuentra en la parte trasera del cañón y es inferior a la resistencia del material utilizado en el cañón.

La tensión máxima del bastidor inferior es de 152 MPa, que se encuentra en el soporte lateral de refuerzo del extremo delantero del bastidor inferior, y es inferior a la resistencia del material utilizado en el bastidor inferior. Tanto el cañón como el bastidor inferior cumplen los requisitos de diseño.

 

9. Análisis del estado de giro tras el ajuste

La condición de giro ajustada simula la condición de giro del semirremolque cisterna de polvo cuando está completamente cargado, y se aplica al vehículo una aceleración hacia abajo de 1g y una aceleración lateral de 1g durante el análisis.

El desplazamiento del semirremolque cisterna de polvo bajo la condición de giro simulado ajustado se muestra en las figuras 4-20, y la deformación máxima es de 14,7 mm, que se produce en la parte superior del lado medio del cilindro.

La nube de tensiones del semirremolque cisterna de polvo en su conjunto y del bastidor inferior en la situación de giro simulada después del ajuste se muestra en las figuras 4-21 y 4-22. La tensión máxima del vehículo es de 277 MPa, que se encuentra en la parte inferior del extremo delantero del cañón y en la parte de conexión del bastidor inferior, y es inferior a la resistencia del material utilizado para el cañón. El cañón y los bajos cumplen los requisitos de diseño.

 

10. Análisis de las condiciones de frenado tras el ajuste

La condición de frenado ajustada simula la condición de frenado de emergencia cuando el semirremolque cisterna de polvo está completamente cargado y se encuentra con una situación inesperada en el proceso de desplazamiento. En el análisis, se aplican al vehículo 1g de aceleración hacia abajo y 2g de aceleración hacia delante.

El desplazamiento del semirremolque cisterna de polvo bajo la condición de frenado ajustado se muestra en la Figura 4-23, y la deformación máxima es de 13,5 mm, que aparece en ambos lados de la parte superior del centro del cilindro.

El diagrama de la nube de tensiones del semirremolque cisterna de polvo en su conjunto y del bastidor inferior en la situación de frenado simulada después del ajuste se muestra en las figuras 4-24 y 4-25.

Es menor que la resistencia del material utilizado en el bastidor inferior. Tanto el cañón como el bastidor inferior cumplen los requisitos de diseño.

 

Resumen

(1) Este capítulo simula y analiza el desplazamiento y la distribución de esfuerzos del semirremolque cisterna de polvo en condiciones de carga completa, condiciones de descarga, condiciones de giro y condiciones de frenado.

Desplazamiento y distribución de tensiones; a través del análisis, se observa que la deformación y las tensiones del vehículo en las cuatro condiciones de trabajo cumplen los requisitos de diseño, y hay un margen de seguridad relativamente grande, por lo que se puede continuar con el diseño ligero.

(2) De acuerdo con los resultados del análisis preliminar, se redujo el grosor del barril y del alma del bastidor inferior de la carrocería y de la placa del ala, y el re

Se analizaron cuatro tipos de condiciones de trabajo simuladas, y la deformación y la tensión del vehículo después del adelgazamiento cumplieron con los requisitos de diseño, y el peso se redujo en 400 kg en comparación con el diseño original, con una relación de reducción de peso de 5%, que logró el propósito de ligereza.