LG980LE材料自卸半挂车有限元模型

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物流运输行业是半挂车产品需求最大的市场。 随着国家机动车安全运营标准的更新和实施，挂车市场对技术含量高、附加值高的产品的要求越来越高。

此外，运输企业逐步实现专业化、规模化、现代化。 因此，专用车制造企业在开发设计各类挂车的过程中，充分利用现代设计技术，实现轻量化，以满足市场需求。

本文将对市场上某型自卸半挂车采用LG980LE材料的大梁在典型工况下进行有限元分析，并进行结构刚度和强度校核分析。

造型

图1所示为一辆后转弯自卸半挂车的有限元模型，该车总长9m，满载质量不超过50吨。 机架上翼板、腹板、下翼板厚度尺寸分别为10、8、12mm，平均网格尺寸为10mm。

图1 自卸半挂车有限元模型

材质参数

原车架工字钢、箱体结构均采用连钢Q355B材料，屈服强度466Mpa，抗拉强度560Mpa。

优化后的车架材料为联钢热处理高强梁钢LG980LE。 LG980LE材料在保证平均塑性约14%的同时，强度≥1000MPa。 材料参数如下表1所示。

表1 框架材料特性参数

分析工作条件

自卸半挂车在运输过程中有多种工况，不同工况下车架所受的载荷也不同。 本文分析了半挂车的初始举升力矩、扭转和转弯情况。

(1)初始起升条件：车厢起升时，车厢底部与车架分离，整个车厢载荷由前后支架支撑。

(2)扭转工况：通过不平坦路面时，车轮会悬挂或抬起，车架左右纵梁上的载荷不对称。 考虑1.5倍的动载系数，满载时右侧第一个轮子会悬浮。

(3)转弯工况：半挂车转弯时，整个车辆会受到横向离心力的影响。 考虑0.4g的离心力。

分析结果

1 车厢原始结构分析结果

车厢原结构采用Q355B材质。 图2为车厢初始举升状态下的应力云图，图3为变形云图。

当车厢升起时，底部和框架处于临界状态。 部分单元楼架纵、横梁交叉处超过许用应力； 车厢地板最大变形发生在中间位置，最大值为40.4mm； 侧板和前板的变形量分别为23.1mm和17.1mm。

从仿真结果来看，该工况下车厢结构基本满足设计要求。

图2 承载应力云图

图3 车厢变形云图

2 框架结构分析结果

原框架梁结构采用Q355B材料。 在车削、扭转工况下，其结构刚度能满足设计要求。 扭转工况下车架所受的应力和变形均大于车削时的应力和变形。 图4为车架结构等，在效应应力云图中，最大值为315.3Mpa，位于右车架悬架吊耳约束附近，安全系数为1.47。

图5为扭转条件下车架变形云图。 最大变形量为4.8mm，位于车架右侧纵梁中部。

图4 框架应力云图

图5 框架变形云图

优化后的框架梁采用LG980LE。 车架上翼板、腹板、下翼板的厚度尺寸分别为6、4.5、8mm。 对车架进行扭转和转动工况分析，车辆也在扭转工况下行驶。 框架的变形和应力都比较大。 优化结构与原结构框架在扭转条件下的应力和变形值对比表如下。

表2 车架扭转条件下应力与变形值对比表

从上表可以看出：与原结构相比，优化后框架的应力和变形均有所增加。 应力值和变形值的最大位置与原结构相同（云图略），变形量从4.8mm增加到7mm。 整体刚度有所降低； 应力值增加至492.3Mpa，安全系数为2.05，高于原结构的安全系数。

总结

对自卸半挂车进行结构刚度和强度分析。 框架梁结构采用联阳LG980LE高强钢代替原来的Q355B材料，并进行扭转和车削工况分析。

分析结果表明，采用LG980LE高强钢材，梁结构强度安全系数由1.47提高到2.05，实现减重303kg，车架重量减轻20.3%，安全性能提升约 40%。

高强度焊梁钢LG980LE是目前用于车辆车架的强度最高的钢，具有良好的焊接性能。 连阳钢铁最薄规格可达2.0mm。 广泛应用于拖车侧板、护栏、货箱、冷弯等。 管材等，180°冷弯，最小直径3a，具有良好的塑性和成型性，同时也具有良好的使用性能。

目前已与中集陕汽、中集华骏、重汽华威、重汽绵专、安徽华星等客户试用，深受客户信赖。

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