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在建立基于板壳单元的半承载式车身有限元模型的基础上,结合防爆运人车的行驶工况,对防爆运人车车身进行了静力学分析;同时对车身构件进行灵敏度分析,为车身轻量化设计提供了必要的数据。在灵敏度分析的基础上,确定车身质量最轻为目标函数,车身部分构件的厚度为设计变量,车身扭转刚度不超过要求值为约束条件,对车身进行轻量化优化设计。轻量化优化设计后,车身减重78kg,占车身自重的8.83%,达到了预期的轻量化效果。
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doi: 10. 11799 /ce201606041
收稿
日期
: 2015
-
12
-
29
作者简介
:
任肖利
( 1987—) ,
男
,
山西忻州人
,
硕士
,
现从事煤矿机械设计研发工作
,E
-
mail: renzhikuan@ 126. com。
引用格式
:
任肖利
.
基于力学特性与灵敏度分析的防爆车车身轻量化研究
[J].
煤炭工程
,2016,48( 6)
: 1
36
-
138.
基于力学特性与灵敏度分析的
防爆车车身轻量化研究
任肖
利
(
中国煤炭科工集团太原研究院
,
山西
太原
030006)
摘 要
:
在建立基于板壳单元的半承载式车身有限元模型的基础上
,
结合防爆运人车的行驶
工
况
,
对防爆运人车车身进行了静力学分析
;
同时对车身构件进行灵敏度分析
,
为车身轻量化设
计提供了必要的数据
。
在灵敏度分析的基础上
,
确定车身质量最轻为目标函数
,
车身部分构件的
厚度为设计变量
,
车身扭转刚度不超过要求值为约束条件
,
对车身进行轻量化优化设计
。
轻
量化
优化设计后
,
车身减重
78kg,
占车身自重的
8. 83%,
达到了预期的轻量化效果
。
关键词
:
防爆运人车
;
车身结构力学分析
;
灵敏度分析
;
车身轻量化
中图分类号
: TD524
文献标识码
: A
文章编号
: 1671
-
0959( 2016) 06-0136-03
Lightweight research of explosion
-
proof personnel carrier based
on mechanical properties and sensitivity analysis
REN Xiao
-
li
( CCTEG Taiyuan Institute,Taiyuan 030006,China)
Abstract: This paper establishes a finite element model of explosion
-
proof personnel carrier,and makes statics analysis
and modal analysis of the vehicle body combining with the driving cycle. Sensitivity analysis of body structure is carried out
to provide data the lightweight design,based on which,the lightweight optimization is conducted,with the lightest body
mass determined as the objective function,the thickness of the body parts as design variables,and body torsional stiffness
less than required value as constraint conditions. After the lightweight optimization,vehicle body weight is reduced by
8. 83%,expected effect is achieved.
Keywords: explosion
-
proof personnel carrier; structural mechanics analysis of vehicle body; sensitivity analysis;
lightweight of vehicle body
防爆
运人车是煤矿井下重要的辅助运输工具
,
主要承
担着运送井下工作人员的任务
,
在各大煤矿广泛使用
,
很
大程度上提高了生产效率
[1]
。
防
爆
运人车在发挥重要作用的同时
,
仍然存在燃油消
耗量大
,
有效负载质量小等问题
,
直接导致燃油经济性差
,
不仅增加了运行成本
,
而且严重制约矿井全员生产效率的
提高
。
因此
,
井下防爆载人车的燃油经济性应当引起足够
的重视
。
影响防爆载人车燃油经济性的一个重要因素是整
车整备质量
,
而车身作为防爆载人车重要的承载件
,
质量
占整车整备质量的三分之一左右
。
因此在设计防爆运人车车身时
,
设法通过减小车身质
量
,
来增大车辆有效负载质量
,
提高发动机的负荷率
,
改
善防爆载人车的燃油经济性
,
降低运行成本
。
1
车身强度与刚度性能标准
某型
防爆运人车车身部分是由车架
、
地板
、
车身骨架
组成的半承载结构系统
,
本车身的强度指标是指在四种行
驶工况下
,
整车车身的最大应力低于材料的许用应力
[2]
。
车身
刚度是评价车身性能的重要指标
,
本文参照
《
客
车定型试验规程
》 ( GB /T 13043—2006)
的标准
,
以车身变
形的位移量衡量车身刚度
[3]
。
2
车身结构强度与刚度分析
2. 1
静态弯曲工况车身强度与刚度分析
该工
况模拟防爆运人车在井下混凝土路面满载静止或
匀速行驶时的车身特性
,
分析应力及变形量分布
。
静态工
况车身应力与形变量分布如图
1
所示
。
弯曲工况下车身关
631
第
48
卷
第
6
期
煤 炭 工 程
COAL ENGINEERING
Vol. 48,No. 6
中国煤炭期刊网
www.chinacaj.net
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