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車架是汽車起重機3大結(jié)構(gòu)件中的一個重要部件，在工作中是整個機器的基礎(chǔ)，其強度和剛度對保證整車正常工作具有重要意義。車架是一個受空間力系的復(fù)雜超靜定結(jié)構(gòu)，目前生產(chǎn)廠家仍采用常規(guī)的解析法進行設(shè)計計算，而為了實現(xiàn)計算，通常需作一些假定：(1)轉(zhuǎn)臺部分視為剛體，(2)忽略車架中的諸多隔板、加強板等，(3)支腿視為對稱布置，(4)計算時，對上車載荷簡化到轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心的集中力和力矩不作處理。然后再用梁模型計算截面應(yīng)力。而實際上，車架是用薄板焊接成的大箱形結(jié)構(gòu)，其精確的模型是板殼模型，解算這種模型比較好的方法是有限元分析法，可以全面、細致地分析整個結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形。故本研究采用這種方法來分析計算。汽車起重機車架，并以吊臂位于正側(cè)方時的工況為例說明整個分析過程。
汽車起重機車架主體部分為倒凹字型薄壁封閉大箱形結(jié)構(gòu)，為加強車架的抗扭轉(zhuǎn)剛度，中間還加了8塊橫向隔板。為保證回轉(zhuǎn)支承的剛性，轉(zhuǎn)臺部位加設(shè)了多塊縱、橫向撐板和斜筋板，其上還焊接有回轉(zhuǎn)支承座圈。車架采用H型支腿，固定支腿與車架通過焊接在一起。工作時，活動支腿伸出并支承于地面承受載荷。在進行分析時，由于前段外伸部分在起吊重物時不起作用，故只選取包括前后支腿在內(nèi)的車架后段作為研究的對象，將前段忽略不計。在實體建模時，對車架盡可能不作任何簡化。車架及支腿均視作薄板構(gòu)成，取薄板中面尺寸造型，而座圈則按實體造型。對于固定支腿與活動支腿的連接，雖然它們是一種接觸連接，而非固定連接，但為了實現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的傳力，故在模型中將2者固連。綜合利用自上而下、自下而上以及布爾運算等方法進行建模。
劃分網(wǎng)格時，板用板殼元shell63來離散。shell63是一種4節(jié)點線彈性單元，遵循基爾霍夫的假定，即變形前垂直于中面的法線變形后仍垂直于中面，且其可以同時考慮彎曲變形及中面的膜力，比較符合車架的實際受載情況。實體采用8節(jié)點6面體單元solid45進行劃分，其還可以將實體劃分成四面體形狀。考慮到轉(zhuǎn)臺座圈與上蓋板連接周圍、活動支腿與固定支腿搭接處附近是應(yīng)力集中部位，故采用較多單元進行劃分。如圖所示，模型規(guī)模為64928個單元、49707個節(jié)點。
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