一款改裝應急指揮車的結構可靠性分析

摘要：針對應急指揮車的功能需求，設計了一個車頂加固平臺，通過建模仿真，分析該平臺對整車使用過程中可靠性、安全性的影響。先用ANSYS建立整車模型，然后對車頂和車身進行數據加載分析。應力云圖結果表明，平臺的設計方案是可行的。

關鍵詞：車輛改裝；建模仿真；ANSYS

中圖分類號：TH122；TN914

0.引言：

地震等自然災害發生時，應急指揮車可以迅速到達災害現場，以圖像和語音的方式將現場情況反饋到指揮中心，有效提高指揮中心處理緊急事件的能力。目前其在人民防空、公安武警等領域得到廣泛應用。文章通過對整車進行建模分析，驗證車輛關鍵部位的承載能力，論證車輛的安全性。

1.性能分析

選用一款硬派SUV作為載車平臺，改裝成應急機動指揮車。改裝過程中，車輛頂部架設一個特制的加固平臺，平臺上安裝衛星天線、移動基站等設備。由于車頂經過改裝處理，需驗證車頂的重承載性和抗風承載性[1][2]。

1.1承重承載性分析

先對車輛等效建模，然后用ANSYS軟件對車頂的承重承載性進行有限元分析[3][4]。分析車頂的受力情況，驗證車頂的承重性，分析結果如圖2所示。

由圖2知，車頂最大應力值發生在車頂與支架相接觸的區域[5]，大小為σ1=129.68MPa。車頂結構件選用優質結構鋼制成，材料的應力最大許用值為σmax=235MPa。可見，改裝后車頂區域應力最大值σ1在結構固定件的應力許用范圍內，車頂結構滿足承重性要求。

由圖3知，車頂的最大應變發生在車頂與支架相接觸區域，最大應變值為5.8×10-4。根據胡克定律，車頂變形量為Δ=1.16×10-3mm。可見變形量非常小，不會影響車輛功能的正常使用。

由上述分析知，車輛改裝后車頂的承重承載性滿足安全性需求。

1.2.抗風承載性分析

車輛車頂加裝了衛星天線，增大了整車的風阻面積，因此需要分析車輛的抗風承載性。

行駛過程中風載荷的計算公式為：

F=C·q·Kh·A

式中：C為風力系數；q為基本風壓；Kh為高度系數；A為迎風面積[6]。

室外溫度15℃，空氣密度ρ=1.25kg/m3，車輛行駛等效風速V=5Om/s條件下，取風力系數C=1.0，高度系數Kh=l.0，可以計算出此時車輛的迎風面受力F1（N）=4218.75N；衛星迎風面受力F2（N）=609.38N。將上述兩個力加載到車輛模型中進行分析。

圖4是等效風速為50m/s時，整車等效模型Mises應力云圖。由分析結果知，車頂與支架的連接處應力最大，應力值為σ2=159.24MPa。材料的最大許用應力值為σmax=235MPa，可知改裝車輛能夠滿足八級大風下以100km/h的速度正常行駛。

圖5是等效風速為50m/s時，應急指揮車等效模型應變云圖，應急指揮車的最大應變發生在迎風區域，最大應變值為7.13×10-4。車體最大變形量為Δ=1.426×10-3mm。變形量非常小。

由上述分析知，改裝車輛的抗風承載性滿足需求。

2.結束語

改裝車輛建模，利用ANSYS軟件對車輛改裝的關鍵部位進行承重承載性分析和抗風承載性分析，以驗證改裝設計方案的可靠性、安全性。仿真結果表明，所提出的設計方案滿足車輛的功能需求，符合國家對于車輛改裝的安全性規定。

參考文獻：

[1].馬波.““動中通”衛星通信指揮車”，警察技術[J]，2015.03.07.

[2].王維平.“對應急通信指揮車工程設計若干問題的幾點思考”，警察技術[J]，2010.03.07.

[3].周飛.“基于有限元的接觸網抗風性分析”，機械管理開發[J]，2012.04.15.

[4].王忠.“基于ANSYS的電壓力鍋鍋體有限元分析與結構優化設計”，機械設計與制造[J]，2012.04.08.

[5].周雄新.“拉桿螺紋在偏載下的應力分析”，機械設計與制造[J]，2012.06.08.

[6].張浩.“風載荷對油管傾倒力矩的計算方法”，長江大學學報（自然版）[J]，2016.12.05.

作者簡介：

倪軍（1988—）男，漢，安徽合肥人，結構設計工程師，研究方向：機械電子工程.