重型卡车车厢板轻量化分析-攀钢集团研究院有限公司.docxVIP

·16·2011年第34卷第5期

重型卡车车厢板受力分析

刘勇1，王飞龙2

（1.攀钢钒热轧板厂；2.攀钢集团研究院有限公司）

摘要：采用ANSYS有限元仿真软件，对某型号车厢承受平稳载荷及动态载荷后的受力情况进行了分析，根据计算结果提出了该车厢的高强轻量化方案，分析了新方案车厢受载后的应力大小及分布等情况，结果表明新方案比原方案的安全性更高，强度更大，自重减轻明显，材料采购成本更低，社会效益好。

关键词：车厢板；高强度；轻量化；仿真分析

0引言

随着我国经济的发展和交通条件的改善，国家对汽车超载的治理越来越严格，减轻汽车自重、降低CO2排放、提高有效负载能力，已成为汽车发展的一种趋势[1-2]。采用高强钢代替传统的低强度级别钢种来生产汽车结构件，是汽车轻量化的主要途径。重型卡车车厢板占整车空载标重的比例较大，故车厢板的轻量化、高强化，是降低汽车自重的必然选择。未来几年，国内各大卡车制造厂必将会相继对车厢板进行升级换代。

笔者以某7400重型卡车车厢为例，对其受载后的应力分布及强度、位移变化情况进行分析，以探讨车厢板的高强、轻量化方案。

1仿真计算条件

该7400重型卡车车厢内部尺寸为7260mm×2300mm×1925mm，底板厚度10mm、边板厚度8mm、边梁及立柱厚度5mm，材料均采用Q235。因车厢左右对称，故只需建立一半模型（见图1），然后在边界处施加对称约束。设车架刚度足够，通过对底板与车架接触处施加垂向约束来实现车架对车厢的支撑。所建立的车厢有限元计算模型见图2。

图1某7400重型卡车车厢模型

图2卡车车厢有限元分析模型

采用ANSYS软件中的线弹性有限元法分析其受力情况，材料弹性模量均取为206.8GPa，体积密度取7.82t/m3，泊松比取0.3。

为了避免仿真计算过程中出现的应力集中行为对分析结果造成干扰，设车厢侧板与前板、后板、底板的连接处强度足够，文中对各车厢板连接处的应力状态不做分析。

一般情况下重型卡车装载的货物比较重，如石砂（体积密度1.8t/m3），货物在车厢中的堆放方式又比较随机、粒度大小不一，真实描述货物的重力分布是非常困难的。为简化货物载荷的描述，假设满载后货物的分布呈“静水”状，车厢承受静水压力，载荷大小以装载不同密度的货物来表示[3-4]。

2车厢受力分析

该7400车厢满载“静水”状货物时容积约为32m3，以满载石砂（密度1.8t/m3）工况为例，其在静载及动载工况下车厢各部位的受力情况计算结果如下。

2.1静载

该车厢在满载石砂（相当于载重约57.6t）、静

·16·2011年第34卷第5期

重型卡车车厢板受力分析

刘勇1，王飞龙2

（1.攀钢钒热轧板厂；2.攀钢集团研究院有限公司）

摘要：采用ANSYS有限元仿真软件，对某型号车厢承受平稳载荷及动态载荷后的受力情况进行了分析，根据计算结果提出了该车厢的高强轻量化方案，分析了新方案车厢受载后的应力大小及分布等情况，结果表明新方案比原方案的安全性更高，强度更大，自重减轻明显，材料采购成本更低，社会效益好。

关键词：车厢板；高强度；轻量化；仿真分析

0引言

随着我国经济的发展和交通条件的改善，国家对汽车超载的治理越来越严格，减轻汽车自重、降低CO2排放、提高有效负载能力，已成为汽车发展的一种趋势[1-2]。采用高强钢代替传统的低强度级别钢种来生产汽车结构件，是汽车轻量化的主要途径。重型卡车车厢板占整车空载标重的比例较大，故车厢板的轻量化、高强化，是降低汽车自重的必然选择。未来几年，国内各大卡车制造厂必将会相继对车厢板进行升级换代。

笔者以某7400重型卡车车厢为例，对其受载后的应力分布及强度、位移变化情况进行分析，以探讨车厢板的高强、轻量化方案。

1仿真计算条件

该7400重型卡车车厢内部尺寸为7260mm×2300mm×1925mm，底板厚度10mm、边板厚度8mm、边梁及立柱厚度5mm，材料均采用Q235。因车厢