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1、Vol18No6機(jī)械研究與應(yīng)用第18卷第6期200512MECHANICALRESEARCH&APPLICATION2005年12月設(shè)計(jì)與計(jì)算*車架靜力試驗(yàn)與有限元靜力分析梁劍,劉穎(西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,四川成都610031)摘要:進(jìn)行車架的靜力試驗(yàn)和有限元法靜力分析,對比試驗(yàn)結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果,分析兩者誤差原因,改進(jìn)有限元模型,使得兩種結(jié)果的誤差在一定范圍內(nèi),有限元法靜力分析能夠代替車架靜力物理試驗(yàn)。關(guān)鍵詞:車架;靜力試驗(yàn);有限元;靜力分析中圖分類號:TH1132+2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1007-44
2、14(2005)06-0072-02車架是摩托車的主要承載部件,其強(qiáng)度至關(guān)重要。測試應(yīng)變片參數(shù)見表2。試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集用某公司的eDAQ。出摩托車車架在靜載荷時關(guān)鍵部位的應(yīng)力和應(yīng)變,有助于研由于摩托車后座墊上放置有數(shù)據(jù)采集箱和線纜(質(zhì)量較輕不發(fā)人員快速判斷車架的力學(xué)特性,并為車架瞬態(tài)動力響應(yīng)分予考慮),不便于后乘員乘坐,因此做試驗(yàn)時只有前乘員一種析提供參考。靜力試驗(yàn)的結(jié)果用來與有限元靜力分析的應(yīng)力工況,質(zhì)量為85kg。試驗(yàn)時車架裝在整車上進(jìn)行,前乘員坐在應(yīng)變進(jìn)行對比,校準(zhǔn)有限元法靜力分析的有限元模型。前座墊上,持續(xù)60s,連續(xù)做2次。1靜力試驗(yàn)1.1重要試驗(yàn)設(shè)備表2應(yīng)變片
3、的參數(shù)(1)摩托車:摩托車額定載荷為150kg。代號名稱靈敏度備注(2)數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng):數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用某公司的S11/2Bridge2.085S21/2Bridge2.085eDAQ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。S31/2Bridge2.085eDAQ的技術(shù)參數(shù)如表1所示。S41/4Bridge2.085S51/4Bridge2.085S61/4Bridge2.085表1eDAQ的技術(shù)參數(shù)S71/4Bridge2.085工作電壓12V~18V(直流)S81/2Bridge2.085最小啟動電12VDC內(nèi)存4MBRAM可利用ATA閃存和ATA驅(qū)動盤擴(kuò)充1.3試驗(yàn)結(jié)果Currentaw12W采樣
4、速率2500Hz(High-LevelBoard)、10kHz(Low-LevelBoard)將2次試驗(yàn)的測試結(jié)果取平均值,經(jīng)計(jì)算后得到的應(yīng)變平面尺寸2823cm見表3。應(yīng)變片零點(diǎn)漂移是指對于粘貼好的應(yīng)變片,當(dāng)溫度重量3kg(不同配置有所不同)恒定,不承受應(yīng)變時,其電阻值隨時間的增加而變化的特性。操作溫度-20~+65抗沖擊20g產(chǎn)生原因主要有敏感柵通電后的溫度效應(yīng)、應(yīng)變片的內(nèi)應(yīng)力擴(kuò)展性Low-Level板卡、High-Level板卡、ICP和熱電偶逐漸變化和粘結(jié)劑固化不充分等。1.2試驗(yàn)過程表3試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)在摩托車車架上布置8個應(yīng)變片,具體布置位置如圖1序號應(yīng)變片零點(diǎn)漂移
5、實(shí)測數(shù)據(jù)應(yīng)變所示。S1-5.8-61.1-55.3S2-12.3-55.9-43.6S3-18.0-78.8-60.8S4-2.35.47.7S5-65.1-129.7-64.6S6-4.9-67.0-62.1S7-3.5-69.6-66.1S8-23.28.031.222車架有限元靜力計(jì)算[1,2]車架有限元靜力計(jì)算過程及結(jié)果:(1)劃分單元:將Unigraphics軟件建的三維模型經(jīng)過適當(dāng)簡化后導(dǎo)入到MSC.Patran里,用四面體四節(jié)點(diǎn)單元劃分網(wǎng)圖1傳感器及應(yīng)變片布置圖格,共劃分了87073個單元,27735個節(jié)點(diǎn)。*收稿日期:2005-07-06作者簡介:梁劍(1973
6、-),女,四川攀枝花人,研究生,研究方向:機(jī)械電子。!72!第18卷第6期機(jī)械研究與應(yīng)用Vol18No62005年12月MECHANICALRESEARCH&APPLICATION200512(2)施加約束:用模態(tài)分析有限元模型的基礎(chǔ)上,在車架下,車架左右上管和左右下管相連接的地方應(yīng)變最大,為7.04-5立管底部平面安裝減振器和平叉的位置加上全約束。10,這與靜力試驗(yàn)中應(yīng)變花處應(yīng)變最大相吻合。從圖4(3)施加載荷:只有前乘員的工況,重量為85kg,以均布中看到車架左右上管與左右下管聯(lián)結(jié)處應(yīng)力最大,最大值為面載荷的形式加于前座墊前支撐上,經(jīng)計(jì)算均布
7、面載荷為16.2MPa。車架左右下管和左右懸掛管聯(lián)結(jié)處及左右上管與0.151455MPa。左右懸掛管聯(lián)結(jié)處也有較大應(yīng)力,車架頭部、尾部應(yīng)力較小。(4)有限元靜力計(jì)算車架有限元模型、計(jì)算出來的應(yīng)變3車架有限元靜力計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果對比分析云文圖、靜應(yīng)力云文圖見圖2、3、4。從有限元計(jì)算結(jié)果中取出與靜力試驗(yàn)應(yīng)變片處相對應(yīng)點(diǎn)的應(yīng)變和應(yīng)力。提取應(yīng)變和應(yīng)力時要在車架有限元模型上建立新的坐標(biāo)系,使得所取應(yīng)變和應(yīng)力方向與應(yīng)變片的應(yīng)變和應(yīng)力方向相同,有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)
