基于Hypermesh的裝載機機罩骨架優(yōu)化設計
發(fā)布時間：2022-01-01 16:35
本文基于Hypermesh對在可靠性試驗中出現(xiàn)開裂問題的機罩骨架進行了開啟狀態(tài)的靜力分析和關閉狀態(tài)的模態(tài)分析,找到了導致骨架開裂的根本原因,提出了合理的優(yōu)化設計方案,并進行了仿真驗證。
【文章來源】：建筑機械. 2020,(09)
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
?機罩開裂位置及其三維模型
為研究上述開裂的根本原因,本文基于Hypermesh對上述骨架進行了機罩開啟狀態(tài)的靜力分析和關閉狀態(tài)的模態(tài)分析。對于機罩開啟時的靜力分析,即模擬機罩打開時在僅受重力情況下的變形情況,故僅對P1-P4各位置6個方向自由度進行約束。對于機罩關閉時的模態(tài)分析,對P1-P7各位置6個方向自由度進行約束并計算前40階模態(tài)。本文采用板殼單元進行模擬,單元尺寸為3mm,各零件厚度均與實際厚度一致,焊縫采用RBE2單元進行模擬,采用Bolt面板創(chuàng)建螺栓連接單元,詳細模型見圖2,為便于清晰觀察模型的結構形式,故未將網(wǎng)格顯示出來。模型中,骨架材料為Q235,蒙皮材料為PDCPD(聚雙環(huán)戊二烯)[3],具體材料屬性見表1。表1材料屬性 部件 名稱 密度/(kg/m3) 彈性模量/(N/m2) 泊松比 骨架 Q235 7.86×103 2.1×1011 0.288 蒙皮 PDCPD 1×103 1.8×109 0.4
該裝載機轉(zhuǎn)速范圍為750～2100r/min，經(jīng)式(1）計算的點火激勵頻率為37.5～105Hz。結合機罩模態(tài)分析的結果，在裝載機怠速轉(zhuǎn)速附件存在2個危險振型（28階和29階），這2個模態(tài)頻率分別為37.4Hz和38.4Hz，與怠速轉(zhuǎn)速附近的點火激勵頻率接近。如圖3所示，其顯示的是模態(tài)應變能的結果，顏色高亮的位置表示模態(tài)應變能集中的位置。模態(tài)應變能集中的位置表明在該階振型下骨架變形時局部剛度不足，當骨架受到外界激勵時較容易在該位置產(chǎn)生較大變形，局部開裂風險較高[6-8]。由圖3可以發(fā)現(xiàn)，在28階振型圖中存在2處開裂風險點（最大模態(tài)應變能值為1.22），在29階振型圖中存在4處開裂風險點（最大模態(tài)應變能值為3.27），與實際開裂位置吻合，可以判斷本次開裂是由振動疲勞導致。圖4給出了機罩開啟時的靜力分析結果。可以發(fā)現(xiàn)，骨架上存在4處應力集中位置，其中最大應力值達321.55MPa，開裂風險較高，但該位置與實際失效位置不符，判斷本次失效非靜力導致。圖4?機罩開啟時的靜力分析結果
【參考文獻】：
期刊論文
[1]HyperMesh在消聲器結構改進中的應用[J]. 徐剛,趙東升,王峰,劉超. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2019(07)
[2]PDCPD高抗沖塑料發(fā)動機機罩的開發(fā)與應用[J]. 譚明鋒,米晨雷,林博,向上升,羅慶玉. 工程機械. 2016(11)
[3]基于單元模態(tài)應變能靈敏度的結構損傷統(tǒng)計識別[J]. 顏王吉,黃天立,任偉新. 中南大學學報(自然科學版). 2011(01)
碩士論文
[1]基于HYPERMESH和OPTISTRUCT的某卡車車架輕量化研究[D]. 張志鵬.長安大學 2017
[2]基于單元模態(tài)應變能靈敏度的結構損傷識別研究[D]. 盛懋.重慶大學 2014
[3]基于殘余能量靈敏度分析的結構損傷識別研究[D]. 吳合良.中南大學 2010
本文編號：3562439
【文章來源】：建筑機械. 2020,(09)
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
?機罩開裂位置及其三維模型
為研究上述開裂的根本原因,本文基于Hypermesh對上述骨架進行了機罩開啟狀態(tài)的靜力分析和關閉狀態(tài)的模態(tài)分析。對于機罩開啟時的靜力分析,即模擬機罩打開時在僅受重力情況下的變形情況,故僅對P1-P4各位置6個方向自由度進行約束。對于機罩關閉時的模態(tài)分析,對P1-P7各位置6個方向自由度進行約束并計算前40階模態(tài)。本文采用板殼單元進行模擬,單元尺寸為3mm,各零件厚度均與實際厚度一致,焊縫采用RBE2單元進行模擬,采用Bolt面板創(chuàng)建螺栓連接單元,詳細模型見圖2,為便于清晰觀察模型的結構形式,故未將網(wǎng)格顯示出來。模型中,骨架材料為Q235,蒙皮材料為PDCPD(聚雙環(huán)戊二烯)[3],具體材料屬性見表1。表1材料屬性 部件 名稱 密度/(kg/m3) 彈性模量/(N/m2) 泊松比 骨架 Q235 7.86×103 2.1×1011 0.288 蒙皮 PDCPD 1×103 1.8×109 0.4
該裝載機轉(zhuǎn)速范圍為750～2100r/min，經(jīng)式(1）計算的點火激勵頻率為37.5～105Hz。結合機罩模態(tài)分析的結果，在裝載機怠速轉(zhuǎn)速附件存在2個危險振型（28階和29階），這2個模態(tài)頻率分別為37.4Hz和38.4Hz，與怠速轉(zhuǎn)速附近的點火激勵頻率接近。如圖3所示，其顯示的是模態(tài)應變能的結果，顏色高亮的位置表示模態(tài)應變能集中的位置。模態(tài)應變能集中的位置表明在該階振型下骨架變形時局部剛度不足，當骨架受到外界激勵時較容易在該位置產(chǎn)生較大變形，局部開裂風險較高[6-8]。由圖3可以發(fā)現(xiàn)，在28階振型圖中存在2處開裂風險點（最大模態(tài)應變能值為1.22），在29階振型圖中存在4處開裂風險點（最大模態(tài)應變能值為3.27），與實際開裂位置吻合，可以判斷本次開裂是由振動疲勞導致。圖4給出了機罩開啟時的靜力分析結果。可以發(fā)現(xiàn)，骨架上存在4處應力集中位置，其中最大應力值達321.55MPa，開裂風險較高，但該位置與實際失效位置不符，判斷本次失效非靜力導致。圖4?機罩開啟時的靜力分析結果
【參考文獻】：
期刊論文
[1]HyperMesh在消聲器結構改進中的應用[J]. 徐剛,趙東升,王峰,劉超. 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2019(07)
[2]PDCPD高抗沖塑料發(fā)動機機罩的開發(fā)與應用[J]. 譚明鋒,米晨雷,林博,向上升,羅慶玉. 工程機械. 2016(11)
[3]基于單元模態(tài)應變能靈敏度的結構損傷統(tǒng)計識別[J]. 顏王吉,黃天立,任偉新. 中南大學學報(自然科學版). 2011(01)
碩士論文
[1]基于HYPERMESH和OPTISTRUCT的某卡車車架輕量化研究[D]. 張志鵬.長安大學 2017
[2]基于單元模態(tài)應變能靈敏度的結構損傷識別研究[D]. 盛懋.重慶大學 2014
[3]基于殘余能量靈敏度分析的結構損傷識別研究[D]. 吳合良.中南大學 2010
本文編號：3562439
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