2022 Профессиональный анализ трейлера для цемента объяснение (очень профессиональное)

С популяризацией компьютерных технологий компьютерный конечно-элементный анализ цементного прицепа все шире используется в инженерном анализе, разработке и проектировании продукции, а компьютерный конечно-элементный анализ стал эффективным и удобным способом решения проблемы расчета и анализа больших и сложных инженерных данных. В настоящее время компьютерный конечно-элементный анализ широко используется во многих областях, таких как машиностроение, формирование и обработка материалов, разработка электронных и электрических приборов, автомобильные конструкции, аэрокосмические материалы, национальная оборона и военное проектирование, гражданское строительство, судостроение, нефтехимическая промышленность, добыча энергии, железнодорожный транспорт и теоретические научные исследования.

В этом разделе мы смоделируем и проанализируем цементный прицеп объемом 30 м3 (далее "цементный прицеп") в различных условиях движения с помощью технологии компьютерного анализа методом конечных элементов, чтобы проверить его прочность.

 

1. Создание геометрической модели цементовоза и конечно-элементной сетки

На практике структура объекта часто бывает сложной, и если моделирование выполняется полностью в соответствии с твердой структурой, это усложнит модель и значительно увеличит вычислительный анализ.

На практике структура объекта часто бывает сложной, и если моделирование выполняется полностью в соответствии с твердой структурой, это усложнит модель и значительно увеличит время расчета и анализа, или даже сделает его невозможным. По этой причине при построении геометрической модели детали сложность и объем работы по анализу могут быть уменьшены за счет упрощения модели при определенных условиях.

Объем работы может быть уменьшен путем упрощения модели при определенных условиях. В данной работе, чтобы облегчить моделирование прицепа для цемента объемом 30 м3 , были сделаны следующие обработки.

(1) Влияние сварного шва на конструкцию не рассматривается, качество сварного шва считается гарантированным, а сварной шов и компоненты рассматриваются как единое целое.

(2) Для резьбовых отверстий, технологических отверстий, технологических проушин, лестниц для подъема и т.д. на автомобиле, которые не влияют на общую прочность компонентов, могут быть проигнорированы при моделировании.

(3) Для некоторых закругленных углов в процессе обработки модель упрощается путем использования метода прямых вместо изогнутых.

В соответствии с вышеизложенной идеей, геометрическая модель прицепа для перевозки цемента объемом 30 м3, построенная в SolidWorks, показана на рисунке 4-1.

Для конечно-элементного анализа использовалось программное обеспечение ABAQUS, а для разбиения сетки использовалась смесь треугольных и квадратных сеток с размером ячейки 15 мм.

 

2. Выбор условий моделирования для конечно-элементного анализа цементных прицепов

В соответствии с реальной ситуацией нагрузки прицепа-цистерны для цемента, для анализа деформации и интенсивности напряжений всего транспортного средства выбраны четыре рабочих условия, а именно полная загрузка, разгрузка, поворот и торможение.

Условия, определенные для каждого моделируемого рабочего состояния, следующие.

1) Рабочее состояние с полной нагрузкой

Нагрузка на автомобиль составляет: собственный вес конструкции и 32300 кг материала

Граничными условиями являются: ограничение на тяговом пальце и подвеска транспортного средства

2) В условиях разгрузки

Нагрузка на автомобиль составляет: вес конструкции, 32300 кг материала и давление разгрузки 0,2 МПа

Граничными условиями являются: ограничение на тяговом пальце и подвеска транспортного средства

3) В условиях поворота

Нагрузка на автомобиль составляет: нисходящее ускорение 1g, боковое ускорение 1g.

Граничными условиями являются: тяговый штырь и подвеска автомобиля с ограничителями.

(4) В условиях торможения

Нагрузка на автомобиль составляет: вниз - 1g ускорения, вперед - 2g ускорения.

Граничными условиями являются: тяговый штырь и подвеска автомобиля с ограничениями

где материал ствола - B600, предел текучести ≥ 550МПа, предел прочности на разрыв ≥ 600МПа.

Материал подрамника кузова Q345, предел текучести ≥ 345МПа, предел прочности на разрыв ≥ 490Па; материал головки Q345, предел текучести ≥ 345МПа, предел прочности на разрыв ≥ 490МПа

 

3. Конечно-элементный анализ цементного прицепа при моделировании условий работы

Анализ состояния при полной нагрузке

Условие полной загрузки моделирует движение прицепа-цементовоза по дороге с равномерной скоростью при полной загрузке, который в основном несет свой собственный вес и вес загруженного материала.

Деформация смещения прицепа-цементовоза при моделировании условий полной нагрузки показана на рисунке 4-2, максимальная деформация составляет

Максимальная деформация составляет 10,9 мм, которая происходит в двух верхних сторонах баллона. Поскольку баллон спроектирован с 4 секциями гибкости круговой дуги, баллон допускает деформацию и соответствует проектным требованиям.

Максимальное напряжение автомобиля составляет 213 МПа, которое возникает на двух верхних сторонах цилиндра и меньше прочности материала, из которого изготовлен цилиндр; максимальное напряжение шасси составляет 83,9 МПа, которое находится на балке рамы за тяговым пальцем и меньше прочности материала, из которого изготовлено шасси.

Максимальное напряжение днища составляет 83,9 МПа, которое находится в поперечине рамы за тяговым пальцем и меньше, чем прочность материала, используемого в днище. Общее напряжение ствола и рамы днища небольшое, а запас прочности относительно велик, что соответствует проектным требованиям.

 

4. Анализ условий разгрузки

Условие разгрузки моделирует разгрузку прицепа для перевозки цемента, когда он полностью загружен, выдерживая вес транспортного средства и вес материала, и давление в цистерне 0,2 МПа.

Деформация смещения цементного прицепа при моделируемом условии разгрузки показана на рис. 4-5, максимальная деформация составляет 16,7 мм, которая происходит в верхней части цистерны.

Максимальное напряжение автомобиля составляет 266 МПа, которое находится в боковой части средней секции цилиндра, и меньше прочности материала, используемого в цилиндре; максимальное напряжение нижней рамы кузова составляет 102 МПа, которое находится в первой поперечной балке верхней части подвески нижней рамы кузова, и меньше прочности материала, используемого в нижней раме кузова.

Максимальное напряжение рамы днища составляет 102 МПа, которое находится в первой поперечной балке верхней части подвески днища и меньше, чем прочность материала, из которого изготовлена рама днища. Общее напряжение ствола и рамы днища меньше, а запас прочности больше, что соответствует требованиям конструкции.

 

5. Анализ состояния поворота

Условие поворота моделирует ситуацию поворота прицепа-цистерны с цементом, когда он полностью загружен, и для анализа к транспортному средству прикладывается нисходящее ускорение 1g и боковое ускорение 1g. Смещение прицепа с цементом навалом при имитации условий поворота показано на рисунке 4-8, максимальная деформация составляет 12,7 мм, которая происходит в верхней части боковой части бочки.

Диаграмма облака напряжений прицепа для перевозки сыпучих грузов в целом и нижней рамы в условиях поворота показана на рисунках 4-9 и 4-10, а максимальное напряжение транспортного средства

Максимальное напряжение автомобиля составляет 222МПа, которое возникает в нижней части передней части ствола и нижней рамы кузова, что меньше прочности материала, используемого в стволе; максимальное напряжение нижней рамы кузова составляет 196МПа, которое возникает в части рамы, где установлен тяговый штифт, что меньше прочности материала, используемого в нижней раме.

Максимальное напряжение днища составляет 196 МПа, что меньше, чем прочность материала днища. Общее напряжение ствола и рамы днища небольшое, а запас прочности большой, что соответствует проектным требованиям.

 

6. Анализ условий торможения

Условия торможения имитируют условия экстренного торможения, когда полуприцеп-цистерна для порошка полностью загружен и сталкивается с непредвиденной ситуацией во время движения. При анализе к транспортному средству прикладывается ускорение вниз 1g и ускорение вперед 2g.

Деформация смещения полуприцепа с цистерной для порошка при имитации условий торможения показана на рисунке 4-11, максимальная деформация составляет 11,1 мм, которая находится с обеих сторон верхней части середины цилиндра.

Облака напряжений в целом и в подрамнике полуприцепа с порошковым резервуаром при моделировании ситуации торможения показаны на рисунках 4-12 и 4-13. Максимальное напряжение автомобиля составляет 317 МПа, которое возникает в передней нижней части корпуса цилиндра и соединительной части подрамника, что меньше прочности материала, из которого изготовлен корпус цилиндра; максимальное напряжение подрамника составляет 156 МПа, которое возникает в передней переменной части заднего подрамника, что меньше прочности материала, из которого изготовлена рама. Общее напряжение ствола и подрамника небольшое, а запас прочности большой, что соответствует требованиям конструкции.

 

7. Анализ скорректированного рабочего состояния с полной нагрузкой

Настроенное состояние полной нагрузки моделирует движение полуприцепа с цистерной для порошка по дороге с постоянной скоростью, когда он полностью загружен, в это время он в основном несет свой собственный вес и вес загруженных материалов, смещение полуприцепа с цистерной для порошка показано на рисунке 4-14, максимальная деформация составляет 12,4 мм, которая появляется в верхних двух сторонах корпуса цилиндра.

 

Максимальное напряжение автомобиля составляет 273 МПа, которое находится с обеих сторон верхней части ствола, что меньше прочности материала, используемого в стволе; максимальное напряжение подрамника составляет 138 МПа, которое находится на поперечной балке подрамника за тяговым пальцем, что меньше прочности материала, используемого в раме. Ствол и рама подрамника соответствуют проектным требованиям.

8. Анализ состояния разгрузки после регулировки

Скорректированное условие разгрузки моделирует условие разгрузки полуприцепа-цистерны с порошком, когда он полностью загружен, выдерживая вес транспортного средства и вес материала, и давление в цистерне 0,2 МПа.

Смещение полуприцепа с цистерной для порошка при скорректированном имитационном условии разгрузки показано на рисунке 4-17, максимальная деформация составляет 18,7 мм, которая появляется в верхней части цилиндра.

Облака напряжений полуприцепа-цистерны для порошка в целом и нижней рамы при смоделированной ситуации разгрузки после регулировки показаны на рисунках 4-18 и 4-19.

Максимальное напряжение составляет 300 МПа, которое находится на задней стороне ствола и меньше, чем прочность материала, из которого изготовлен ствол.

Максимальное напряжение нижней рамы составляет 152 МПа, которое находится в боковой опоре усиления переднего конца нижней рамы и меньше, чем прочность материала, используемого в нижней раме. Как ствол, так и подрамник соответствуют проектным требованиям.

 

9. Анализ состояния поворота после регулировки

Настроенное условие поворота имитирует условия поворота полуприцепа с цистерной для порошка, когда он полностью загружен, и во время анализа к транспортному средству применяется ускорение 1g вниз и боковое ускорение 1g.

Смещение полуприцепа с цистерной для порошка при скорректированном моделируемом условии поворота показано на рисунках 4-20, максимальная деформация составляет 14,7 мм, которая происходит в верхней части средней стороны цилиндра.

Облако напряжений полуприцепа-цистерны для порошка в целом и подрамника при смоделированной ситуации поворота после регулировки показано на Рис. 4-21 и 4-22. Максимальное напряжение транспортного средства составляет 277 МПа, которое находится в нижней части передней части ствола и соединительной части подрамника и меньше, чем прочность материала, из которого изготовлен ствол. Ствол и подрамник соответствуют проектным требованиям.

 

10. Анализ условий торможения после регулировки

Скорректированное условие торможения моделирует условия экстренного торможения, когда полуприцеп с цистерной для порошка полностью загружен и сталкивается с непредвиденной ситуацией в процессе движения. При анализе к транспортному средству применяется ускорение 1g вниз и 2g вперед.

Смещение полуприцепа с цистерной для порошка при отрегулированном условии торможения показано на рисунке 4-23, максимальная деформация составляет 13,5 мм, которая появляется в обеих сторонах верхней части середины цилиндра.

Диаграмма облака напряжений полуприцепа-цистерны для порошка в целом и подрамника при смоделированной ситуации торможения после регулировки показана на рисунках 4-24 и 4-25.

Она меньше, чем прочность материала, используемого в подрамнике. И ствол, и подрамник соответствуют требованиям конструкции.

 

Резюме

(1) В данной главе моделируются и анализируются смещения и распределение напряжений в полуприцепе-цистерне для порошковых грузов в условиях полной загрузки, разгрузки, поворота и торможения.

Распределение перемещений и напряжений; в результате анализа видно, что деформации и напряжения автомобиля при четырех рабочих условиях соответствуют проектным требованиям, и имеется относительно большой запас прочности, поэтому облегченную конструкцию можно продолжать.

(2) В соответствии с результатами предварительного анализа, толщина ствола и полотна подрамника кузова и пластины крыла была уменьшена, а ре

Были проанализированы четыре вида смоделированных рабочих условий, и деформация и напряжение автомобиля после утонения соответствовали проектным требованиям, а вес был снижен на 400 кг по сравнению с первоначальной конструкцией, с коэффициентом снижения веса 5%, что позволило достичь цели облегчения.