自卸車設計中與有限元技術的應用實踐微探

周玉玲 焦迎春

摘要：要想有效的提升整個自卸車的使用壽命與穩定性，就要降低其整體的設計成本，縮短其實際的設計周期，對此本文對其主要的相關內容進行探究分析。

關鍵詞：自卸車；有限元技術；應用實踐

1有限元分析模塊的實際選用

現階段，市場上較為主流的有限元分析軟件Abaqus，ANSYS以及MDNastran等相關軟件，在實際的應用，無論何種軟件，其都會進行若干個模塊的劃分，例如將其劃分為結構分析、電磁場分析以及流體分析等相關模塊，基于其具體的分析目標的區別，不同的模塊在實際中又可以分為不同的子模塊。在實際的有限元分析的過程中，基于主要分析的對象以及具體的目標存在的區別，其應用的相關分析模塊也是有所差別的，對此要基于具體的對象對其進行探究分析。

在對車架與車橋、平臺與車廂等相關結構部件的設計過程中，可以基于車輛的具體結構參數以及相關質量參數對其進行一個初步的靜力分析，對于具體的分析對象的整體應力分布狀況等相關信息進行全面的掌握與衡量，對于一些水平相對較高的范圍進而及時了解。這些相關區域在結構靜力的實際分析中其整體的應力水平接近或者已經符合整個材料的屈服強度的相關區域范圍。因為此種自卸車的整個使用過程中具有一定的動態性特征，對此其主要的出現的失效狀況多為疲勞失效，基于對其具體的疲勞分析理論，其實際的可靠性與預期的設計壽命并不能進行系統的匹配，對此，要對其整體的結構進行及時的優化與完善。

在明確具體的分析對象自身的實際結構之后，就可以基于其主要的分析目標對其開展對應的動力學與可靠性分析以及疲勞性分析，進而對其具體的結構是否安全穩定以及其是否與預期的設計壽命相符。同時，如果要對其進行進一步的成本降低以及質量減緩，就要對其進行進一步的優化完善，基于對實際分析對象的實際優化，有效的提升整個車輛使用的經濟性。要想有效的增強其設計以及整體的分析效率，就要充分的利用一些分析軟件中的協同設計以及仿真作用，通過交互式的模式全面開展。

充分的利用其自身的數據管理功能，提升其設計以及分析的便捷性。對于一些具有特殊性的零部件要與實際的礦山需求相契合，必須通過相關實驗才可以應用，但是基于實際的標準實驗需求，ROPS以及FOPS試驗具有一定的破壞性，對此如果要是對駕駛室的開展重復的、具有破壞性的物理實驗，其整體費用相對較高，整體的設計實驗以及周期也相對較長。而應用有限元分析可以有效的縮短整體的研發周期，要基于相關標準規定的實際需求，通過非線性分析模塊以及LS-DYNA對其進行系統的、全面的有效的分析。

自卸車在實際的操作中其所在的環境相對較為惡劣，處于高溫、重載以及上下坡的相關環境中，對此對于其發動機冷卻系統以及制動器的實際散熱性能具有嚴格的需求。在實踐中利用有限元技術對其發動機的冷卻系統進行分析，基于結果對其具體的結構以及實際的發散熱面積等內容進行優化完善，進而有效的提升其整體的散熱性能；當然也可以通過對其發動機以及散熱器的保護罩等結構的優化，轉變其整體的氣流流動方向，提升其整體的冷卻效果與質量。

在實踐中有限元技術可以有效的優化完善油氣懸掛的剛度以及其阻尼特性，對此可以對其進行流動力學的相關內容分析；要想有效的緩解其后視鏡以及相關零部件應用過程中的振動影響，就要對其進行系統的模態分析，進而有效的緩解相關電子元器之間存在的電磁干擾問題；要想有效的優化發動機在其運行過程中產生的相關扭轉模式，就可以對其開展諧響應內容的分析等。

2單元以及實常數等相關參數的具體確定

2.1相關單元的實際應用以及相關網格精度的有效控制

有限元分析在實踐中主要就是把一些分析的對象進行網格的劃分，使其呈現離散化的狀態，在構建一個數值方程并對其進行系統的求解，要基于具體問題的區別，采取不同模式的單元形式內容。例如，根據具體狀況應用相關桿與實體單元、流動以及彈簧單元。不同的有限元分析軟件有著不同的單元類型對各種問題進行分析。例如，基于ANSYS為例，其主要的單元類別數量就高達二百多種，這種大量的單元類別對于資深研究人員來說有著廣泛的應用，但是對于初學者來說操作相對較為困難。

2.1.1根據分析模塊的不同對相關單元進行類別劃分

在實際中的分析模塊種類相對較多，對此要基于實際的分析對象的主要特征以及具體的目標對其具體的分析精度等相關內容進行探究分析，進而有針對的進行篩選，在這種操作模式之下其對象數量就會大大的減少了，在利用有限元分析軟件對其具體的類別進行分析，在實踐中對于具體的問題會通過多種的組合方式開展工作。

2.1.2對于網格的精度劃分的操作

基于其實際的工作經驗對于具體的網格精度進行確定，然后在對求解之后的內容把網絡進行一倍加密，在對其進行求解分析；如果其兩次求解的實際結果存在的誤差較小，那么就達到了分析的目的。對于一些形狀相對較為復雜的零部件，就要對其進行詳細的網格劃分。同時，在對其進行網格的劃分過程中，要保障相關單元格的具有一定的均勻性，保障其形狀的規則性；單元的相關長度要在標準范圍之內，只有這樣才可以提升其整體的質量與效果。

2.2實常數的具體定義

實常數的具體定義主要就是基于不同的單元格內容對其進行相應的參數輸入，在對其進行分析的過程中，要對于參數軟件自身的文件進行分析，進而提升其精準性。例如，在對車架中應用有限元分析，就要基于其具體的目標明確實際的方式手段，如要想對車架的實際應力分布進行了解，就要對其杠單元以及殼單元的方式對車架開展系統的網格劃分。

3實踐求解

在相關有限元模型的構建之后，就可以進入到其加載以及求解的過程之中。要基于實際的被分析對象的具體工作環境以及實際的受力狀況對其實際的荷載施加以及邊界條件等相關內容進行分析，要保障其荷載狀況與邊界的條件保持一致。

對于一些規模分布相對較大的內容進行分析的時候，在對其進行求解的時候可以基于軟件自身的運行計算機對其實際的運行實踐進行分析；在求解的實際過程中，要提升對軟件提示問題的重視。同時對于一些非線性問題，在對其進行求解的實際過程中存在的收斂狀況進行關注，如果存在不收斂的狀況，就要終止整個求解過程中，對其整體的網格精度以及求解進行系統的分析之后在對其進行開展操作。