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基于结构优化和高强度钢应用的重型自卸车轻量化研究
| 论文题名： | 基于结构优化和高强度钢应用的重型自卸车轻量化研究 |
| 关键词： | 重型自卸车;轻量化;结构优化;高强度钢;钢板壁厚 |
| 摘要： | 本文主要研究了重型自卸车货厢和主、副车架的轻量化问题，通过对货厢进行结构优化设计以及对货厢与车架进行高强度钢板强度等代设计，取得了很好的轻量化效果；并推导出了高强度钢板强度等代设计中的钢板壁厚替换计算公式，验证了该公式的实用性以及使用方便性。 首先，对重型自卸车轻量化的研究背景进行了介绍，阐述了本课题的研究意义；并根据国内外轻量化发展概况以及研究现状，提出了采用有限元技术和应用新型材料的轻量化研究方法。 其次，在对重型自卸车货厢和主、副车架的结构特点进行分析后，以企业所提供的图纸为依据来建立货厢和主、副车架组合几何模型。采用板壳单元对货厢和主、副车架主体结构划分网格，采用实体单元对它们的局部结构进行离散。考虑到货厢在举升瞬间即刚刚离开副车架时的受力状况是最恶劣的，因此，在利用ANSYS分析时选取举升瞬间工况来进行计算。该工况下的货厢整体应力分布和货厢的变形情况均可以通过计算分析求得，得出的结果可以为项目委托企业在开发设计产品时提供一个参考。 再次，由于货厢的整体应力水平不高，而且应力集中现象比较严重，本文分别对货厢底架、两边侧板结构进行了结构局部改进设计，不仅使应力集中现象在很大程度上有所减弱，甚至消除了某些局部应力集中现象，而且也使得它们的应力分布变得更为合理，最后的优化结果让货厢重量得到大幅度下降，使货厢的质量减小了820.43kg。 然后，在货厢结构改进后的基础上，再利用结构尺寸参数优化方法对货厢进行轻量化研究，在保证货厢装载能力不降低的前提下，使货厢整体质量又减少了244kg；通过采用这两种结构优化轻量化方法，货厢重量下降了24.5％。 最后，采用结构改进后的货厢模型和建立的主、副车架模型进行高强钢强度等代设计，在过程中利用推导出的高强钢壁厚替换公式对其构件进行壁厚替换，给货厢与主、副车架的高强钢强度等代设计带来很大方便。通过最后圆整后的数据计算，货厢质量减轻了1099.42kg；主副车架重量减少了286.68kg，降幅为15.13％。 |
| 作者： | 高金玲 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 马力 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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