基于Hypermesh的装载机机罩骨架优化设计
发布时间：2022-01-01 16:35
本文基于Hypermesh对在可靠性试验中出现开裂问题的机罩骨架进行了开启状态的静力分析和关闭状态的模态分析,找到了导致骨架开裂的根本原因,提出了合理的优化设计方案,并进行了仿真验证。
【文章来源】：建筑机械. 2020,(09)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
?机罩开裂位置及其三维模型
为研究上述开裂的根本原因,本文基于Hypermesh对上述骨架进行了机罩开启状态的静力分析和关闭状态的模态分析。对于机罩开启时的静力分析,即模拟机罩打开时在仅受重力情况下的变形情况,故仅对P1-P4各位置6个方向自由度进行约束。对于机罩关闭时的模态分析,对P1-P7各位置6个方向自由度进行约束并计算前40阶模态。本文采用板壳单元进行模拟,单元尺寸为3mm,各零件厚度均与实际厚度一致,焊缝采用RBE2单元进行模拟,采用Bolt面板创建螺栓连接单元,详细模型见图2,为便于清晰观察模型的结构形式,故未将网格显示出来。模型中,骨架材料为Q235,蒙皮材料为PDCPD(聚双环戊二烯)[3],具体材料属性见表1。表1材料属性 部件 名称 密度/(kg/m3) 弹性模量/(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
该装载机转速范围为750～2100r/min，经式(1）计算的点火激励频率为37.5～105Hz。结合机罩模态分析的结果，在装载机怠速转速附件存在2个危险振型（28阶和29阶），这2个模态频率分别为37.4Hz和38.4Hz，与怠速转速附近的点火激励频率接近。如图3所示，其显示的是模态应变能的结果，颜色高亮的位置表示模态应变能集中的位置。模态应变能集中的位置表明在该阶振型下骨架变形时局部刚度不足，当骨架受到外界激励时较容易在该位置产生较大变形，局部开裂风险较高[6-8]。由图3可以发现，在28阶振型图中存在2处开裂风险点（最大模态应变能值为1.22），在29阶振型图中存在4处开裂风险点（最大模态应变能值为3.27），与实际开裂位置吻合，可以判断本次开裂是由振动疲劳导致。图4给出了机罩开启时的静力分析结果。可以发现，骨架上存在4处应力集中位置，其中最大应力值达321.55MPa，开裂风险较高，但该位置与实际失效位置不符，判断本次失效非静力导致。图4?机罩开启时的静力分析结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]HyperMesh在消声器结构改进中的应用[J]. 徐刚,赵东升,王峰,刘超. 农业装备与车辆工程. 2019(07)
[2]PDCPD高抗冲塑料发动机机罩的开发与应用[J]. 谭明锋,米晨雷,林博,向上升,罗庆玉. 工程机械. 2016(11)
[3]基于单元模态应变能灵敏度的结构损伤统计识别[J]. 颜王吉,黄天立,任伟新. 中南大学学报(自然科学版). 2011(01)
硕士论文
[1]基于HYPERMESH和OPTISTRUCT的某卡车车架轻量化研究[D]. 张志鹏.长安大学 2017
[2]基于单元模态应变能灵敏度的结构损伤识别研究[D]. 盛懋.重庆大学 2014
[3]基于残余能量灵敏度分析的结构损伤识别研究[D]. 吴合良.中南大学 2010
本文编号：3562439
【文章来源】：建筑机械. 2020,(09)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
?机罩开裂位置及其三维模型
为研究上述开裂的根本原因,本文基于Hypermesh对上述骨架进行了机罩开启状态的静力分析和关闭状态的模态分析。对于机罩开启时的静力分析,即模拟机罩打开时在仅受重力情况下的变形情况,故仅对P1-P4各位置6个方向自由度进行约束。对于机罩关闭时的模态分析,对P1-P7各位置6个方向自由度进行约束并计算前40阶模态。本文采用板壳单元进行模拟,单元尺寸为3mm,各零件厚度均与实际厚度一致,焊缝采用RBE2单元进行模拟,采用Bolt面板创建螺栓连接单元,详细模型见图2,为便于清晰观察模型的结构形式,故未将网格显示出来。模型中,骨架材料为Q235,蒙皮材料为PDCPD(聚双环戊二烯)[3],具体材料属性见表1。表1材料属性 部件 名称 密度/(kg/m3) 弹性模量/(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
该装载机转速范围为750～2100r/min，经式(1）计算的点火激励频率为37.5～105Hz。结合机罩模态分析的结果，在装载机怠速转速附件存在2个危险振型（28阶和29阶），这2个模态频率分别为37.4Hz和38.4Hz，与怠速转速附近的点火激励频率接近。如图3所示，其显示的是模态应变能的结果，颜色高亮的位置表示模态应变能集中的位置。模态应变能集中的位置表明在该阶振型下骨架变形时局部刚度不足，当骨架受到外界激励时较容易在该位置产生较大变形，局部开裂风险较高[6-8]。由图3可以发现，在28阶振型图中存在2处开裂风险点（最大模态应变能值为1.22），在29阶振型图中存在4处开裂风险点（最大模态应变能值为3.27），与实际开裂位置吻合，可以判断本次开裂是由振动疲劳导致。图4给出了机罩开启时的静力分析结果。可以发现，骨架上存在4处应力集中位置，其中最大应力值达321.55MPa，开裂风险较高，但该位置与实际失效位置不符，判断本次失效非静力导致。图4?机罩开启时的静力分析结果
【参考文献】：
期刊论文
[1]HyperMesh在消声器结构改进中的应用[J]. 徐刚,赵东升,王峰,刘超. 农业装备与车辆工程. 2019(07)
[2]PDCPD高抗冲塑料发动机机罩的开发与应用[J]. 谭明锋,米晨雷,林博,向上升,罗庆玉. 工程机械. 2016(11)
[3]基于单元模态应变能灵敏度的结构损伤统计识别[J]. 颜王吉,黄天立,任伟新. 中南大学学报(自然科学版). 2011(01)
硕士论文
[1]基于HYPERMESH和OPTISTRUCT的某卡车车架轻量化研究[D]. 张志鹏.长安大学 2017
[2]基于单元模态应变能灵敏度的结构损伤识别研究[D]. 盛懋.重庆大学 2014
[3]基于残余能量灵敏度分析的结构损伤识别研究[D]. 吴合良.中南大学 2010
本文编号：3562439
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