2.3.6 立柱扭转破坏试验

    对于厢式半挂车来说，其上部结构中四个角立柱是主体框架的主要承载件，一般情况下是足够强壮的。

    但如果侧墙为开放性结构，则显得单薄，所以这时候需要考察其抗弯和抗扭两性能。图10某型厢式半挂车的角立柱的扭转破坏试验，有限元模拟的结果趋势对破坏形式预测和试验一致。有限元分析结果对随后结构的改进设计给出了具体的形式和尺寸，该车经长期使用相当可靠，其刚度好，承载能力强。

 
图10 半挂车立柱扭转破坏试验的模拟

    2.3.7 复合材料板承载能力试验

    作为发达国家主流半挂车的厢式半挂车，厢体材料使用复合材料板已经非常普遍。中集从一开始就非常重视车用复合材料的开发，种类目前已相当齐全。由于复合材料的复杂性，在使用和试验过程中其中心夹层的情况是不可测量的，一般只有在割开表层金属后才能了解。因此使用有限元进行复合材料的分析具有先天的优势，可以随时对各组成层进行详细的描述，结果具有可视性。更重要的是可以对各层的材质、密度和厚度进行选择，然后预测板的整体性能和局部应力，这种可预测性对复合材料板的开发设计是非常重要的，是传统的实验摸索法不可比拟的。图11 示是某型复合材料的弯曲实验模拟结果，计算预测中心层将在0.33*payload时断裂，实验中在0.34*payload时出现断裂声。

 
图11 半挂车复合材料板弯曲试验的模拟

    2.3.8 焊逢应力分析

  
图12-1 原始方案焊逢应力

 
图12-2 改进后焊逢应力

图13焊逢方案的改进

    在半挂车结构中大量使用焊接作为零部件主要的连接形式。根据前人的研究知道，焊逢形式、焊逢长度等因素对应力的影响巨大，最坏的结果表现为不是应力集中就是失效撕裂。图12示焊逢应力在焊逢结构略微修改后迅速下降，达到强度要求。

    3 结论

    由上实例可见，有限元工具在中集车辆集团的半挂车产品的研发过程中发挥了重要的作用，具体总结如下：

    1) 它使整车产品的概念设计趋于合理方案；

    2) 它在强度校核的基础上为产品的改进和定型提供了理论支持；

    3) 它为零部件的精益设计给出了一系列优化建议；

    4) 同时它对局部失效提出了有效的改进措施，在此基础上使中集车辆产品更成熟和先进；

    5) 最重要而直接的贡献：有限元工具保障了中集车辆半挂车产品机械结构无大故障发生。

    综上所述，中集的半挂车事业已经做到了国内第一，正向世界第一迈进。有限元工具在中集集团从随着车辆事业的发展而发展，其应用日益广泛，在中集车辆产品开发的中发挥了实际而有效的作用，未来将为中集车辆日益丰富的产品线提供更完善更先进的技术支持。

    [参考文献]:

[1] ANSYS理论手册，ANSYS中国。
[2] 王勖成，邵敏。有限单元法基本原理和数值方法（第2版）。清华大学出版社, 2002。
[3] 黄克智，黄永刚。固体本构关系。清华大学出版社, 2002。
[4] Michael T.Heath.。科学计算导论（第2版）。清华大学出版社, 2001。
[5] 谷安涛，常国振。汽车车架设计计算的有限元法。汽车技术，1977.6。
[6] 黄金陵。汽车车架结构元件参数的优选。汽车技术， 1984.1。
[7] 黄金陵．有限元法应用于汽车车架结构分析中的几个问题。吉林工业大学学报，1980.1。
[8] 汪三清，王运周。半挂车车架的有限元分析及其静弯曲强度储备问题。汽车工程，1990.1。
[9] 周中坚，卢耀祖。机械与汽车结构的有限元分析。同济大学出版杜，1997。
[10] 邓楚南，何天明。半挂车车架有限元强度分析。武汉汽车工业大学学报，1997.4。
[11] 林程，陈思忠，吴志成。重型半挂车车架有限元分析。车辆与动力技术，2004.4。
[12] 黄天泽，黄金陵。汽车车身结构与设计。机械工业出版社，2004。

    注：本稿件来自安世亚太10周年优秀论文。

     e-works为本文独家网络发布平台，本文所有内容，其他网站和平面媒体不得在未经授权的情况下以转载、复制或其他方式变相传播，违者负法律责任。