汽车双层纵梁结构中的铆接特性有限元分析.pdf

学兔兔 第5期 (总第156期) 机 械 工 程 与 自 动 化 No．5 2009年 1O月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUT0MAT10N Oct． 文章编号：1672—6413(2009)O5—0071—03 汽车双层纵梁结构中的铆接特性有限元分析 郝庆军，郭顺生 (武汉理：12大学 机电3-程学院，湖北 武汉 430070) 摘要：针对以往对双层纵梁结构采用刚性连接模拟导致计算应力比实际应力偏低的问题，运用有限元软件 ANSYS，对双层纵梁结构中的铆接模拟方式以及不同铆钉安装方式对纵梁强度的影响进行了探讨，从而为车 架整体分析计算提供参考。 关键词：车架；双层纵梁；铆接；有限元分析 中图分类号：U463．32 6 文献标识码：A l 问题的提出 2所示。为了方便后续的网格划分、减少计算工作量、 边梁式车架是目前中、重型载货汽车车架中使用 提高计算效率，对实体模型做如下简化： 最广泛的一种结构形式，左、右纵梁与中间数条横梁 (1)部分离应力集中区域较远的圆弧过渡简化为 大多通过铆接的方式连接起来共同承担车架上的载 直角，工艺上需要的倒角、拔模斜度等都不予考虑。 荷n]，其中铆钉也承受了很大的载荷。为了增大车架结 (2)车架上有些构件，如销孔、线路孔、吊环孔 构的强度和刚度，同时减少对纵梁生产设备的要求，近 等，仅是为了满足功能要求而设置，对结构的强度没 年来国内外一些中、重型汽车上都应用了双层槽钢主 有很大影响，可以忽略。 副纵梁结构。但是，由于设计中对铆钉连接的双层槽 外纵梁 钢的传力特征认识不足，使得使用过程中一些车架出 现早期断裂现象(如图1所示)，或使车架材料用量过 多，增加了整车重量和生产成本。 图 2 车架零件安装示薏图 2．2 单元离散方式的选取 采用梁单元建立的车架模型计算精度较低，难以 反映接头区域的应力分布；而采用实体单元来表述车 图 l 纵梁断裂图 架模型从计算经济性考虑还是有所欠缺 ]。考虑到车 因此，在进行铆接车架有限元分析时，有必要弄 架梁的总体尺寸和结构特征，我们采用的办法是将车 清楚铆接部位的受力状况，以及不同铆接模拟方式对 架内纵梁、外纵梁、横梁和连接板实体以中面形式抽 于分析结果的影响。本文基于有限元分析软件 取出来，并用板壳单元离散，本文采用壳shell63单元。 ANSYs1O．0，结合某油罐车车架静强度计算分析，对 2．3 铆接特征的模拟 车架双层纵梁中的铆接特性进行了探讨。 根据不同计算模型和计算精度的要求，允许连接 2 有限元模型的建构方法 特征处理的差异性。过去的方法是使用刚性连接来代 2．1 几何模型的简化处理 替柔性连接，或将车架当作一个整体零件来处理。这 车架纵梁、横梁以及连接板之间的位置关系如图 样忽略连接处的柔度