多臺面模塊化汽車衡秤臺的有限元分析
2012-12-28
近年來，作為大型稱重計量設備的汽車衡越來越廣泛地應用于工礦企業、交通運輸、港口、倉庫等各個部門。隨著經濟的發展，運輸車輛類型不斷增多，裝載能力不斷提高，這就對汽車衡的承載能力提出了更高的要求[1]。
傳統的汽車衡臺面結構和剛度分析方法是把汽車衡簡化成一簡支梁，這種簡化方法計算簡單，在汽車衡行業的設計和校核計算中曾廣泛采用，但這種建模方法也正是因為模型過于簡化而導致最終結果的不可靠。隨著計算機技術的日益發展和廣泛應用，有限元分析方法逐漸成為結構力學分析中強有力的工具。
生產實踐中，汽車衡是以剛度指標作為重要設計依據的。當車輛滿載過秤臺時，以后輪行至秤臺縱向中間位置時產生的秤臺彎曲變形最大，此時載荷為最大，秤臺結構必須滿足此時的剛度要求。按汽車衡秤臺技術要求，秤臺承受額定載荷時的允許最大彎曲變形不得超過秤臺縱向長度的1/800至1/1000，從安全角度出發，我們取縱向長度的1/1000作為校核指標，即5mm。
ANSYS提供了兩種生成模型的方法：實體建模和直接生成模型。由于實體建模相對處理的數據較少，便于幾何改進和單元類型的變化，這也便于下一步的優化設計。對于龐大或復雜的模型，尤其是三維實體模型更加適合，所以對于汽車衡秤臺的剛度校核我們采用實體建模。
整個秤臺除支撐鐵是35號鋼以外，其余材料都是Q235，所以選定彈性模量為2×1011，泊松比為0.27。
最初計劃定義單元類型為20節點的6面體單元SOLID95，考慮到上下蓋板形狀規則，為保證其單元形狀為6面體，蓋板用掃掠網格劃分（SWEEP）或映射網格劃分（MAPPED）。但由于蓋板與槽鋼及筋板焊接處情況較復雜且厚薄不一，各部分逐個進行網格劃分效率低下，且容易出錯，最終采用自由網格劃分。而采用自由網格劃分會導致6面體單元SOLID95退化為4面體單元，故最終采用10節點的4面體單元SOLID92。自由網格劃分時其Smartsizing選定10級，單元尺寸Size定為0.2。
來源 電能質量分析儀 http://www.kafenchem.com/
傳統的汽車衡臺面結構和剛度分析方法是把汽車衡簡化成一簡支梁，這種簡化方法計算簡單，在汽車衡行業的設計和校核計算中曾廣泛采用，但這種建模方法也正是因為模型過于簡化而導致最終結果的不可靠。隨著計算機技術的日益發展和廣泛應用，有限元分析方法逐漸成為結構力學分析中強有力的工具。
生產實踐中，汽車衡是以剛度指標作為重要設計依據的。當車輛滿載過秤臺時，以后輪行至秤臺縱向中間位置時產生的秤臺彎曲變形最大，此時載荷為最大，秤臺結構必須滿足此時的剛度要求。按汽車衡秤臺技術要求，秤臺承受額定載荷時的允許最大彎曲變形不得超過秤臺縱向長度的1/800至1/1000，從安全角度出發，我們取縱向長度的1/1000作為校核指標，即5mm。
ANSYS提供了兩種生成模型的方法：實體建模和直接生成模型。由于實體建模相對處理的數據較少，便于幾何改進和單元類型的變化，這也便于下一步的優化設計。對于龐大或復雜的模型，尤其是三維實體模型更加適合，所以對于汽車衡秤臺的剛度校核我們采用實體建模。
整個秤臺除支撐鐵是35號鋼以外，其余材料都是Q235，所以選定彈性模量為2×1011，泊松比為0.27。
最初計劃定義單元類型為20節點的6面體單元SOLID95，考慮到上下蓋板形狀規則，為保證其單元形狀為6面體，蓋板用掃掠網格劃分（SWEEP）或映射網格劃分（MAPPED）。但由于蓋板與槽鋼及筋板焊接處情況較復雜且厚薄不一，各部分逐個進行網格劃分效率低下，且容易出錯，最終采用自由網格劃分。而采用自由網格劃分會導致6面體單元SOLID95退化為4面體單元，故最終采用10節點的4面體單元SOLID92。自由網格劃分時其Smartsizing選定10級，單元尺寸Size定為0.2。
來源 電能質量分析儀 http://www.kafenchem.com/
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