原始设计时该车使用的材料是国外进口的超高强度钢,我司在对整车的抗弯性能抗扭性能进行全面有限元分析的基础上,大胆采用国产的普通高强度钢进行材料替代,每台车节省了数千元的成本,也降低了零件冲压加工的难度。进一步的轻量化设计使该车整车质量降低到6吨以下,而目前国内其他厂家的厢式半挂车的质量还在7-9吨以上。
另外半挂车在使用过程中还有独特的甩挂工况,即半挂车从牵引车卸下时落地冲击工况。图3为使用LS-DYNA对某型半挂车甩挂冲击工况的模拟,可以看到,大梁在支腿连接部受到的瞬时冲击应力是非常大的,需要引起足够的重视。


图3 半挂车甩挂冲击模拟结果
2.3 零部件分析
2.3.1 半挂车大梁
作为主要承载件其刚度和强度对整车的影响是第一位的,对此设计必须又充分的重视。首先,大梁要满足强度要求,不仅有均布载荷要求,也有集中载荷的要求。

图4 大梁极限承载残余应力图
图4 示为某型大梁的极限承载残余应力。有限元准确的预测了在70%最大载荷时,鹅颈局部明显失效,计算的残余变形为27.7mm,实测为28.0mm,两者是非常接近的。
有时对于集装箱半挂车的大梁的刚度有比强度更严格的要求,通常要求在一定的范围之内,不能大不能小。

图5 半挂车大梁垂直弯曲工况的分析结果
图5为某型码头车的刚度计算。要求同时运输两个集装箱且变形后不干涉,我司同时进行试验和计算,试验结果为17mm,误差在1mm之内,该客户此后一直对我司的设计深信不疑。