Explication de l'analyse professionnelle de la remorque de ciment en 2022 (très professionnelle)
Avec la popularisation de la technologie informatique, l'analyse par éléments finis par ordinateur des remorques en ciment est de plus en plus utilisée dans l'analyse technique et le développement et la conception de produits. L'analyse par éléments finis par ordinateur est devenue un moyen efficace et pratique de résoudre le problème du calcul et de l'analyse de données techniques importantes et complexes. Actuellement, l'analyse par éléments finis est largement utilisée dans de nombreux domaines tels que la fabrication de machines, le formage et le traitement des matériaux, le développement d'appareils électroniques et électriques, la structure automobile, les matériaux aérospatiaux, la défense nationale et la conception militaire, le génie civil et la construction, la construction navale, l'industrie pétrochimique, l'extraction d'énergie, le transport ferroviaire et la recherche scientifique théorique.
Dans cette section, nous simulons et analysons la remorque à ciment de 30 m3 (ci-après dénommée "remorque à ciment") dans différentes conditions de conduite au moyen de la technologie d'analyse par éléments finis sur ordinateur afin de vérifier sa résistance.
1. Établissement du modèle géométrique de la remorque à ciment et maillage par éléments finis
Dans la pratique, la structure de l'objet est souvent complexe, et si la modélisation est faite entièrement selon la structure solide, cela rendra le modèle plus compliqué et augmentera considérablement l'analyse informatique.
Dans la pratique, la structure de l'objet est souvent complexe, et si la modélisation est faite entièrement selon la structure solide, cela rendra le modèle plus compliqué et augmentera considérablement le temps de calcul et d'analyse, voire même impossible. Pour cette raison, lors de la construction du modèle géométrique d'un composant, la difficulté et la charge de travail de l'analyse peuvent être réduites en simplifiant le modèle sous certaines conditions.
La charge de travail peut être réduite en simplifiant le modèle dans certaines conditions. Dans cet article, afin de faciliter la modélisation d'une remorque à ciment de 30m3, les traitements suivants ont été effectués.
(1) L'influence de la soudure sur la structure n'est pas considérée, la qualité de la soudure est considérée comme garantie, et la soudure et les composants sont considérés comme un tout.
(2) Pour les trous de filetage, les trous de traitement, les ergots de traitement, les échelles d'escalade, etc. sur le véhicule, qui n'affectent pas la résistance globale des composants, peuvent être ignorés dans la modélisation.
(3) Pour certains coins arrondis dans le processus de traitement, le modèle est simplifié en utilisant la méthode des droites au lieu des courbes.
Selon l'idée ci-dessus, le modèle géométrique de la remorque à ciment de 30m3 construit par SolidWorks est présenté dans les Figures 4-1.
Le logiciel ABAQUS a été utilisé pour l'analyse par éléments finis, et un mélange de mailles triangulaires et quadratiques avec une taille de maille de 15 mm a été utilisé pour la division du maillage.
2. Sélection des conditions de simulation pour l'analyse par éléments finis des remorques en ciment
Selon la situation de charge réelle de la remorque-citerne de ciment, quatre conditions de travail, à savoir la pleine charge, le déchargement, le virage et le freinage, sont sélectionnées pour l'analyse de la déformation et de l'intensité de la contrainte de l'ensemble du véhicule.
Les conditions définies pour chaque condition de travail simulée sont les suivantes.
1) Condition de travail à pleine charge
La charge sur le véhicule est la suivante : le poids propre de la structure et 32300kg de matériel.
Les conditions aux limites sont : la retenue au niveau de l'axe de traction et la suspension du véhicule.
2) Dans des conditions de déchargement
La charge sur le véhicule est : le poids de la structure, 32300kg de matériel et une pression de déchargement de 0.2MPa
Les conditions aux limites sont : la retenue au niveau de l'axe de traction et la suspension du véhicule.
3) Dans les conditions de tournage
La charge sur le véhicule est la suivante : accélération de 1g vers le bas, accélération de 1g vers le côté.
Les conditions aux limites sont : la cheville de traction et la suspension du véhicule avec retenue
(4) Dans des conditions de freinage
La charge sur le véhicule est : accélération de 1g vers le bas, accélération de 2g vers l'avant.
Les conditions aux limites sont : la cheville de traction et la suspension du véhicule avec des contraintes
où le matériau du canon est B600, limite d'élasticité ≥ 550MPa, résistance à la traction ≥ 600MPa.
Matériau du châssis du corps Q345, limite d'élasticité ≥ 345MPa, résistance à la traction ≥ 490Pa ; matériau de la tête Q345, limite d'élasticité ≥ 345MPa, résistance à la traction ≥ 490MPa.
3. Analyse par éléments finis des conditions de travail simulées d'une remorque à ciment
Analyse de la condition de pleine charge
La condition de pleine charge simule la remorque porteuse de ciment roulant sur la route à une vitesse uniforme lorsqu'elle est entièrement chargée, qui supporte principalement son propre poids et le poids du matériau chargé.
La figure 4-2 montre la déformation du déplacement de la remorque-citerne à ciment dans les conditions simulées de pleine charge, et la déformation maximale est la suivante
La déformation maximale est de 10,9 mm, qui se produit dans les deux côtés supérieurs du cylindre. Étant donné que le réservoir est conçu avec 4 sections de flexibilité en arc de cercle, le réservoir est autorisé à avoir une déformation et à répondre aux exigences de conception.
La contrainte maximale du véhicule est de 213MPa, elle se situe au niveau des deux côtés supérieurs du cylindre et est inférieure à la résistance du matériau utilisé dans le cylindre ; la contrainte maximale du châssis est de 83,9MPa, elle se situe au niveau de la poutre du cadre derrière la tige de traction et est inférieure à la résistance du matériau utilisé dans le châssis.
La contrainte maximale du soubassement est de 83,9 MPa, située au niveau de la traverse du châssis, derrière l'axe de traction, et est inférieure à la résistance du matériau utilisé dans le soubassement. La contrainte globale du baril et du châssis est faible, et la marge de sécurité est relativement importante pour répondre aux exigences de conception.
4. Analyse des conditions de déchargement
La condition de déchargement simule le déchargement de la remorque de transport de ciment lorsqu'elle est entièrement chargée, en supportant le poids du véhicule et le poids du matériau, et en pressurisant le réservoir de 0,2MPa.
La déformation du déplacement de la remorque à ciment dans les conditions de déchargement simulées est illustrée aux Figures 4-5, et la déformation maximale est de 16,7 mm, qui se produit dans la partie supérieure de la citerne.
La contrainte maximale du véhicule est de 266 MPa, située au niveau de la partie latérale de la section centrale du cylindre, et est inférieure à la résistance du matériau utilisé dans le cylindre ; la contrainte maximale du cadre inférieur de la caisse est de 102 MPa, située au niveau de la première traverse de la partie supérieure de la suspension du cadre inférieur de la caisse, et est inférieure à la résistance du matériau utilisé dans le cadre inférieur de la caisse.
La contrainte maximale du cadre du soubassement est de 102MPa, située au niveau de la première traverse de la partie supérieure de la suspension du soubassement et est inférieure à la résistance du matériau utilisé pour le cadre du soubassement. La contrainte globale du tonneau et du cadre du soubassement est plus faible et la marge de sécurité est plus grande, ce qui répond aux exigences de conception.
5. Analyse de l'état des virages
La condition de virage simule la situation de virage de la remorque-citerne de ciment lorsqu'elle est entièrement chargée, et l'accélération descendante de 1g et l'accélération latérale de 1g sont appliquées au véhicule pour l'analyse. Le déplacement de la remorque de ciment en vrac dans la condition de virage simulée est illustré à la figure 4-8, et la déformation maximale est de 12,7 mm, qui se produit à la partie supérieure du côté du baril.
Le diagramme du nuage de contraintes de l'ensemble de la remorque pour vrac sec et du cadre inférieur dans les conditions de virage est présenté aux figures 4-9 et 4-10, et la contrainte maximale du véhicule
La contrainte maximale du véhicule est de 222MPa, qui se produit à la partie inférieure de l'extrémité avant du barillet et du cadre inférieur de la carrosserie, ce qui est inférieur à la résistance du matériau utilisé dans le barillet ; la contrainte maximale du cadre inférieur de la carrosserie est de 196MPa, qui se produit à la partie du cadre où est installée la goupille de traction, ce qui est inférieur à la résistance du matériau utilisé dans le cadre inférieur.
La contrainte maximale du soubassement est de 196MPa, ce qui est inférieur à la résistance du matériau du soubassement. La contrainte globale du baril et du châssis est faible, et la marge de sécurité est importante, ce qui répond aux exigences de conception.
6. Analyse des conditions de freinage
La condition de freinage simule la condition de freinage d'urgence lorsque la semi-remorque-citerne de poudre est entièrement chargée et rencontre une situation inattendue pendant le trajet. Dans l'analyse, une accélération vers le bas de 1g et une accélération vers l'avant de 2g sont appliquées au véhicule.
La figure 4-11 montre la déformation du déplacement de la semi-remorque à réservoir de poudre dans les conditions de freinage simulées, et la déformation maximale est de 11,1 mm, située de part et d'autre de la partie supérieure du milieu du cylindre.
Les nuages de contraintes de l'ensemble et du soubassement de la semi-remorque à réservoir de poudre dans la situation de freinage simulée sont présentés aux figures 4-12 et 4-13. La contrainte maximale du véhicule est de 317MPa, qui se produit au niveau de la partie inférieure avant du corps du cylindre et de la partie de connexion du soubassement, ce qui est inférieur à la résistance du matériau utilisé pour le corps du cylindre ; la contrainte maximale du soubassement est de 156MPa, qui se produit au niveau de la partie de section variable avant du soubassement arrière, ce qui est inférieur à la résistance du matériau utilisé pour le châssis. La contrainte globale du corps du cylindre et du châssis est faible, et la marge de sécurité est importante pour répondre aux exigences de conception.
7. Analyse de la condition de travail à pleine charge ajustée
La condition ajustée de pleine charge simule la semi-remorque citerne de poudre roulant sur la route à vitesse constante lorsqu'elle est entièrement chargée, à ce moment, elle supporte principalement son propre poids et le poids des matériaux chargés, le déplacement de la semi-remorque citerne de poudre est montré dans la Figure 4-14, la déformation maximale est de 12,4 mm, qui apparaît dans les deux côtés supérieurs du corps du cylindre.
La contrainte maximale du véhicule est de 273MPa, située des deux côtés de la partie supérieure du tonneau, inférieure à la résistance du matériau utilisé dans le tonneau ; la contrainte maximale du châssis est de 138MPa, située au niveau de la traverse du châssis derrière la goupille de traction, inférieure à la résistance du matériau utilisé dans le châssis. Le baril et le cadre du soubassement sont conformes aux exigences de conception.
8. Analyse des conditions de déchargement après ajustement
La condition de déchargement ajustée simule la condition de déchargement de la semi-remorque-citerne de poudre lorsqu'elle est entièrement chargée, en supportant le poids du véhicule et le poids du matériau, et en appliquant une pression de 0,2MPa dans la citerne.
Le déplacement de la semi-remorque à réservoir de poudre dans les conditions de déchargement simulées ajustées est illustré à la figure 4-17, et la déformation maximale est de 18,7 mm, qui apparaît au sommet du cylindre.
Les nuages de contraintes de la semi-remorque à réservoir de poudre dans son ensemble et du cadre inférieur dans la situation de déchargement simulée après ajustement sont illustrés aux figures 4-18 et 4-19.
La contrainte maximale du véhicule est de 300MPa, située à l'arrière du canon et inférieure à la résistance du matériau utilisé dans le canon.
La contrainte maximale du cadre inférieur est de 152MPa, située au niveau du support latéral de renforcement de l'extrémité avant du cadre inférieur, et est inférieure à la résistance du matériau utilisé dans le cadre inférieur. Le canon et le châssis inférieur répondent tous deux aux exigences de conception.
9. Analyse de l'état du tournage après le réglage
La condition de virage ajustée simule la condition de virage de la semi-remorque à réservoir de poudre lorsqu'elle est entièrement chargée, et une accélération vers le bas de 1g et une accélération latérale de 1g sont appliquées au véhicule pendant l'analyse.
Le déplacement de la semi-remorque à réservoir de poudre dans les conditions de virage simulé ajusté est illustré aux figures 4-20, et la déformation maximale est de 14,7 mm, qui se produit dans la partie supérieure du côté central du cylindre.
Le nuage de contraintes de l'ensemble de la semi-remorque citerne à poudre et du soubassement dans la situation de virage simulée après réglage est présenté aux figures 4-21 et 4-22. La contrainte maximale du véhicule est de 277MPa, ce qui est situé à la partie inférieure de l'extrémité avant du baril et à la partie de connexion du soubassement, et est inférieur à la résistance du matériau utilisé pour le baril. Le tonneau et le soubassement sont conformes aux exigences de conception.
10. Analyse des conditions de freinage après réglage
La condition de freinage ajustée simule la condition de freinage d'urgence lorsque la semi-remorque à réservoir de poudre est entièrement chargée et rencontre une situation inattendue au cours du déplacement. Dans l'analyse, une accélération de 1g vers le bas et une accélération de 2g vers l'avant sont appliquées au véhicule.
Le déplacement de la semi-remorque à réservoir de poudre dans la condition de freinage ajustée est montré dans la figure 4-23, et la déformation maximale est de 13,5 mm, qui apparaît dans les deux côtés de la partie supérieure du milieu du cylindre.
Le diagramme du nuage de contraintes de l'ensemble de la semi-remorque à réservoir de poudre et du soubassement dans la situation de freinage simulée après ajustement est présenté aux figures 4-24 et 4-25.
Elle est inférieure à la résistance du matériau utilisé dans le cadre du soubassement. Le baril et le châssis répondent tous deux aux exigences de conception.
Résumé
(1) Ce chapitre simule et analyse le déplacement et la répartition des contraintes de la semi-remorque à réservoir de poudre dans des conditions de pleine charge, de déchargement, de virage et de freinage.
Déplacement et répartition des contraintes ; l'analyse permet de constater que la déformation et les contraintes du véhicule dans les quatre conditions de travail répondent aux exigences de conception, et qu'il existe une marge de sécurité relativement importante, de sorte que la conception légère peut être poursuivie.
(2) D'après les résultats de l'analyse préliminaire, l'épaisseur du baril, de l'âme du soubassement de la carrosserie et de la plaque de l'aile a été réduite, et le re
Quatre types de conditions de travail simulées ont été analysés, et la déformation et la contrainte du véhicule après l'amincissement ont satisfait aux exigences de conception, et le poids a été réduit de 400 kg par rapport à la conception originale, avec un rapport de réduction de poids de 5%, ce qui a atteint l'objectif de légèreté.
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