自卸车设计中与有限元技术的应用实践微探

周玉玲 焦迎春

摘要：要想有效的提升整个自卸车的使用寿命与稳定性，就要降低其整体的设计成本，缩短其实际的设计周期，对此本文对其主要的相关内容进行探究分析。

关键词：自卸车；有限元技术；应用实践

1有限元分析模块的实际选用

现阶段，市场上较为主流的有限元分析软件Abaqus，ANSYS以及MDNastran等相关软件，在实际的应用，无论何种软件，其都会进行若干个模块的划分，例如将其划分为结构分析、电磁场分析以及流体分析等相关模块，基于其具体的分析目標的区别，不同的模块在实际中又可以分为不同的子模块。在实际的有限元分析的过程中，基于主要分析的对象以及具体的目标存在的区别，其应用的相关分析模块也是有所差别的，对此要基于具体的对象对其进行探究分析。

在对车架与车桥、平台与车厢等相关结构部件的设计过程中，可以基于车辆的具体结构参数以及相关质量参数对其进行一个初步的静力分析，对于具体的分析对象的整体应力分布状况等相关信息进行全面的掌握与衡量，对于一些水平相对较高的范围进而及时了解。这些相关区域在结构静力的实际分析中其整体的应力水平接近或者已经符合整个材料的屈服强度的相关区域范围。因为此种自卸车的整个使用过程中具有一定的动态性特征，对此其主要的出现的失效状况多为疲劳失效，基于对其具体的疲劳分析理论，其实际的可靠性与预期的设计寿命并不能进行系统的匹配，对此，要对其整体的结构进行及时的优化与完善。

在明确具体的分析对象自身的实际结构之后，就可以基于其主要的分析目标对其开展对应的动力学与可靠性分析以及疲劳性分析，进而对其具体的结构是否安全稳定以及其是否与预期的设计寿命相符。同时，如果要对其进行进一步的成本降低以及质量减缓，就要对其进行进一步的优化完善，基于对实际分析对象的实际优化，有效的提升整个车辆使用的经济性。要想有效的增强其设计以及整体的分析效率，就要充分的利用一些分析软件中的协同设计以及仿真作用，通过交互式的模式全面开展。

充分的利用其自身的数据管理功能，提升其设计以及分析的便捷性。对于一些具有特殊性的零部件要与实际的矿山需求相契合，必须通过相关实验才可以应用，但是基于实际的标准实验需求，ROPS以及FOPS试验具有一定的破坏性，对此如果要是对驾驶室的开展重复的、具有破坏性的物理实验，其整体费用相对较高，整体的设计实验以及周期也相对较长。而应用有限元分析可以有效的缩短整体的研发周期，要基于相关标准规定的实际需求，通过非线性分析模块以及LS-DYNA对其进行系统的、全面的有效的分析。

自卸车在实际的操作中其所在的环境相对较为恶劣，处于高温、重载以及上下坡的相关环境中，对此对于其发动机冷却系统以及制动器的实际散热性能具有严格的需求。在实践中利用有限元技术对其发动机的冷却系统进行分析，基于结果对其具体的结构以及实际的发散热面积等内容进行优化完善，进而有效的提升其整体的散热性能；当然也可以通过对其发动机以及散热器的保护罩等结构的优化，转变其整体的气流流动方向，提升其整体的冷却效果与质量。

在实践中有限元技术可以有效的优化完善油气悬挂的刚度以及其阻尼特性，对此可以对其进行流动力学的相关内容分析；要想有效的缓解其后视镜以及相关零部件应用过程中的振动影响，就要对其进行系统的模态分析，进而有效的缓解相关电子元器之间存在的电磁干扰问题；要想有效的优化发动机在其运行过程中产生的相关扭转模式，就可以对其开展谐响应内容的分析等。

2单元以及实常数等相关参数的具体确定

2.1相关单元的实际应用以及相关网格精度的有效控制

有限元分析在实践中主要就是把一些分析的对象进行网格的划分，使其呈现离散化的状态，在构建一个数值方程并对其进行系统的求解，要基于具体问题的区别，采取不同模式的单元形式内容。例如，根据具体状况应用相关杆与实体单元、流动以及弹簧单元。不同的有限元分析软件有着不同的单元类型对各种问题进行分析。例如，基于ANSYS为例，其主要的单元类别数量就高达二百多种，这种大量的单元类别对于资深研究人员来说有着广泛的应用，但是对于初学者来说操作相对较为困难。

2.1.1根据分析模块的不同对相关单元进行类别划分

在实际中的分析模块种类相对较多，对此要基于实际的分析对象的主要特征以及具体的目标对其具体的分析精度等相关内容进行探究分析，进而有针对的进行筛选，在这种操作模式之下其对象数量就会大大的减少了，在利用有限元分析软件对其具体的类别进行分析，在实践中对于具体的问题会通过多种的组合方式开展工作。

2.1.2对于网格的精度划分的操作

基于其实际的工作经验对于具体的网格精度进行确定，然后在对求解之后的内容把网络进行一倍加密，在对其进行求解分析；如果其两次求解的实际结果存在的误差较小，那么就达到了分析的目的。对于一些形状相对较为复杂的零部件，就要对其进行详细的网格划分。同时，在对其进行网格的划分过程中，要保障相关单元格的具有一定的均匀性，保障其形状的规则性；单元的相关长度要在标准范围之内，只有这样才可以提升其整体的质量与效果。

2.2实常数的具体定义

实常数的具体定义主要就是基于不同的单元格内容对其进行相应的参数输入，在对其进行分析的过程中，要对于参数软件自身的文件进行分析，进而提升其精准性。例如，在对车架中应用有限元分析，就要基于其具体的目标明确实际的方式手段，如要想对车架的实际应力分布进行了解，就要对其杠单元以及壳单元的方式对车架开展系统的网格划分。

3实践求解

在相关有限元模型的构建之后，就可以进入到其加载以及求解的过程之中。要基于实际的被分析对象的具体工作环境以及实际的受力状况对其实际的荷载施加以及边界条件等相关内容进行分析，要保障其荷载状况与边界的条件保持一致。

对于一些规模分布相对较大的内容进行分析的时候，在对其进行求解的时候可以基于软件自身的运行计算机对其实际的运行实践进行分析；在求解的实际过程中，要提升对软件提示问题的重视。同时对于一些非线性问题，在对其进行求解的实际过程中存在的收敛状况进行关注，如果存在不收敛的状况，就要终止整个求解过程中，对其整体的网格精度以及求解进行系统的分析之后在对其进行开展操作。