一种自卸车货箱的设计方法与流程

本发明涉及一种自卸车货箱的设计方法。

背景技术：

目前针对自卸车货箱的设计都只是采取经验设计，不能适应不同结构的货箱。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种可以通过理论计算而满足设计使用要求的自卸车货箱的设计方法。

为了解决上述技术问题，本发明包括以下步骤：

a、确定自卸车货箱的结构和材料，然后基于hypermesh11.0和ansys12.1有限元分析软件建立自卸车货箱有限元计算模型；

b、参照自卸车技术规范参数，分别对自卸车货箱的超常载荷和运营载荷进行计算，然后对自卸车货箱的各载荷工况进行组合模拟；

c、确定强度评定准测：

c1、静强度评定：在超常载荷工况作用下，自卸车货箱任何点的应力均不能超过材料的屈服极限，即货箱各点等效应力均小于对应材料屈服强度，其中等效应力的公式为：

其中，σeq为各节点处等效应力，σi(i＝1,2,3)为各节点主应力；

c2、疲劳强度评定：选取自卸车货箱主体中应力较大各点，针对模拟运营工况基于最大主应力方向简化各点应力状态成单轴应力状态，计算出各点最大应力值σmax及最小应力值σmin，进而根据r＝σmin/σmax计算出应力比，通过moore-kommer-japer形式的疲劳曲线对结构强度进行判定并计算出应力较大点的疲劳安全系数。

作为本发明的进一步改进，在步骤a中，所述自卸车货箱由钢骨架、护板和耐磨钢板三部分组成，钢骨架采用四纵八横的网络化结构承载形式，护板包括前板、侧板和底板，前板、侧板和底板设在钢骨架上，前板与侧板、侧板与底板之间形成大圆弧结构，钢骨架采用高强钢板，护板采用低合金高强钢板，耐磨钢板采用高强耐磨钢板材料。

作为本发明的进一步改进，在步骤b中，工况分为模拟运营工况和超常载荷工况，模拟运营工况又分为静载工况、直线工况和曲线工况，超常载荷工况分为极限载荷工况、后轮悬空工况、曲线后轮悬空工况、上坡工况、下坡工况、临界举升工况、水平举升工况、启动工况、制动工况和护板工况。

作为本发明的进一步改进，在步骤c的c2中：对于自卸车货箱各焊缝的疲劳评估，分别对自卸车货箱的钢结构对接焊缝、钢结构角焊缝、耐磨钢板对接焊缝、耐磨钢板角焊缝、钢结构与耐磨钢板之间的角焊缝进行疲劳分析。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

图1为自卸车货箱的结构图。

图2为高强钢板钢母材及焊缝的moore-kommer-japer疲劳曲线。

图3为高强耐磨钢板钢母材及焊缝的moore-kommer-japer疲劳曲线。

图4为钢结构母材疲劳评定。

图5为耐磨钢板母材疲劳评定。

图6为钢结构对接焊缝疲劳评定。

图7为钢结构角焊缝疲劳评定。

图8为耐磨钢板对接焊缝疲劳评定。

图9为耐磨钢板角焊缝疲劳评定。

图10为钢骨架与耐磨钢板角焊缝疲劳评定。

具体实施方式

本发明包括以下步骤：

a、确定自卸车货箱的结构和材料，所述自卸车货箱由钢骨架1、护板和耐磨钢板三部分组成，钢骨架1采用四纵八横的网络化结构承载形式，护板包括前板2、侧板3和底板4，前板2、侧板3和底板4设在钢骨架1上，前板2与侧板3、侧板3与底板4之间形成大圆弧结构，钢骨架1采用高强钢板，护板采用低合金高强钢板，耐磨钢板采用高强耐磨钢板材料，货箱钢骨架1为不同厚度的钢板焊接箱型梁，内部设有不同厚度的加强筋板，护板采用5mm钢板，货箱耐磨钢板采用不同厚度的钢板，然后基于hypermesh11.0和ansys12.1有限元分析软件建立自卸车货箱有限元计算模型；

b、参照自卸车技术规范参数，分别对自卸车货箱的超常载荷和运营载荷进行计算，然后对自卸车货箱的各载荷工况进行组合模拟，工况分为模拟运营工况和超常载荷工况，模拟运营工况又分为静载工况、直线工况和曲线工况，超常载荷工况分为极限载荷工况、后轮悬空工况、曲线后轮悬空工况、上坡工况、下坡工况、临界举升工况、水平举升工况、启动工况、制动工况和护板工况；

c、确定强度评定准测：

c1、静强度评定：在超常载荷工况作用下，自卸车货箱任何点的应力均不能超过材料的屈服极限，即货箱各点等效应力均小于对应材料屈服强度，其中等效应力的公式为：

其中，σeq为各节点处等效应力，σi(i＝1,2,3)为各节点主应力；

c2、疲劳强度评定：分别对自卸车货箱的钢结构对接焊缝、钢结构角焊缝、耐磨钢板对接焊缝、耐磨钢板角焊缝、钢结构与耐磨钢板之间的角焊缝中应力较大各点，针对模拟运营工况基于最大主应力方向简化各点应力状态成单轴应力状态，计算出各点最大应力值σmax及最小应力值σmin，进而根据r＝σmin/σmax计算出应力比，通过moore-kommer-japer形式的疲劳曲线对结构强度进行判定并计算出应力较大点的疲劳安全系数。图2、图3分别给出高强钢板和高强耐磨钢板材料的moore-kommer-japer形式疲劳曲线，分别对对应材料的母材及焊缝进行疲劳强度评价。图4为钢结构母材疲劳评定。图5为耐磨钢板母材疲劳评定。图6为钢结构对接焊缝疲劳评定。图7为钢结构角焊缝疲劳评定。图8为耐磨钢板对接焊缝疲劳评定。图9为耐磨钢板角焊缝疲劳评定。图10为钢骨架1与耐磨钢板角焊缝疲劳评定。

技术特征：

技术总结
一种自卸车货箱的设计方法，包括以下步骤：确定自卸车货箱的结构和材料，参照自卸车技术规范参数，分别对自卸车货箱的超常载荷和运营载荷进行计算，然后对自卸车货箱的各载荷工况进行组合模拟，再确定强度评定准测，通过理论计算而满足设计使用要求。

技术研发人员：王丽滨;涂立波;郭骏;黄赫
受保护的技术使用者：广州电力机车有限公司
技术研发日：2017.12.12
技术公布日：2018.05.22