摘 要：結(jié)合自卸車底板出現(xiàn)的開(kāi)焊問(wèn)題，使用三維軟件對(duì)底板進(jìn)行有限元受力變形分析，論證兩種底板結(jié)構(gòu)的差異，比較得出貨廂在正常載重范圍內(nèi)，哪種底板結(jié)構(gòu)綜合性能更好，最終通過(guò)改變受力變形部位的結(jié)構(gòu)，達(dá)到改

善自卸車底板開(kāi)焊的目的。關(guān)鍵詞：自卸車；底板；橫梁；有限元分析；變形

1 前言

自卸車在作業(yè)時(shí)，車廂要承受很大的沖擊和振動(dòng)載荷，底板作為承載基體，所受影響最大，因此底板開(kāi)焊也成為自卸車售后的常見(jiàn)問(wèn)題之一。經(jīng)過(guò)分析統(tǒng)計(jì)，會(huì)發(fā)現(xiàn)開(kāi)焊部分大多位于底板橫梁與縱梁交匯的平焊焊道處。

2 傳統(tǒng)底板結(jié)構(gòu)

目前市場(chǎng)上用的最多的底板結(jié)構(gòu)是由四道 U型截面的縱梁和數(shù)道 U型截面的橫梁相組合的結(jié)構(gòu)，其中橫梁與縱梁的連接面由三條焊道相連，焊道的形式為兩條角焊道和一條平焊道。通過(guò)分析底板開(kāi)焊部位，焊道與橫梁相連接處的平焊道是開(kāi)焊最多的部位，如圖 1、圖 2。

3 防開(kāi)焊底板結(jié)構(gòu)

為了減少底板發(fā)生開(kāi)焊問(wèn)題，本論文將對(duì)一種無(wú)平焊道的截面橫梁即 C型截面橫梁與傳統(tǒng)截面橫梁進(jìn)行分析，以下將從截面幾何性質(zhì)、受力變形分析和材料成本三方面進(jìn)行對(duì)比分析。

3.1 截面幾何性質(zhì)分析

根據(jù)受力分析，底板橫梁在有載重時(shí)發(fā)生的是彎曲變形，而截面慣性矩是衡量截面抗彎能力的一個(gè)幾何參數(shù)。以下將對(duì)兩種橫梁的截面慣性矩進(jìn)行計(jì)算。

目前市場(chǎng)上的底板橫梁尺寸規(guī)格很多，本文以腹面寬 150mm，折彎腿高 75mm的橫梁結(jié)構(gòu)作為受力分析模型，新型截面橫梁為直徑 150mm的半圓形截面橫梁，兩種結(jié)構(gòu)在整體高度上是相同的，在計(jì)算時(shí)都以橫梁與底板的接觸截面的中心為原點(diǎn)進(jìn)行慣性矩計(jì)

根據(jù)平行移軸公式 I1=I+a2A=πd4/64/2+a2A=1.41156*10-5mm4 I1=I+a2A=πd4/64/2+a2A=1.093*10-5mm4 Ic=I1-I2=3.18*10-6mm4由以上計(jì)算結(jié)果可得出 Ic>Iu，即 C型截

面抗彎曲變形的能力比較好。

3.2 有限元受力分析

使用 proe三維軟件對(duì)兩種截面的橫梁進(jìn)行建模，并對(duì)三維模型進(jìn)行有限元受力分析。首先對(duì)兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，即針對(duì)單一橫梁進(jìn)行分析。對(duì)兩個(gè)結(jié)構(gòu)分別施加相同的位移約束和相同的載荷，受力分析結(jié)果如下圖 5、圖 6。

通過(guò)以上兩種最大變形數(shù)值可得出 U>C，即 C型截面的橫梁抗變形能力比較好。

3.3 兩種橫梁截面成本分析

從材料、焊絲和工時(shí)三個(gè)方面經(jīng)行對(duì)比。

3.3.1 材料成本分析

以板厚 6mm為例，傳統(tǒng)橫梁的單位截面材料面積是 1681.646mm2m ，新型橫梁的單位截面材料面積是 1357.168 mm2，所以在材料上新型截面橫梁將節(jié)省 19%。

3.3.2 焊絲和工時(shí)

以板厚為 6mm為例，利用 CAD軟件進(jìn)行外圍周長(zhǎng)計(jì)算。傳統(tǒng) U型截面的外圍周長(zhǎng)是 289.6mm，新型 C型截面的外圍周長(zhǎng)是 235.6mm，所以在焊絲和工時(shí)上新型截面橫梁將節(jié)省 19%。

4 結(jié)論

綜合以上分析，C型截面橫梁受力變形量小，綜合幾何性能好，不僅降低了開(kāi)焊的概率。而且在板材成本、焊絲成本、焊接工時(shí)上均有明顯降低。因此 C型截面橫梁的底板結(jié)構(gòu)有一定的推廣意義。

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