新材料与工艺手册

[轻量化轻卡|重卡] 基于Nastran 的某轻卡栏板轻量化仿真优化研究

0
回复
115
查看
[复制链接]

微信扫一扫 分享朋友圈

发表于 2020-11-4 17:08:48 | 显示全部楼层 |阅读模式

注册后就可以查看哦!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
汽车轻量化在线】基于Nastran 的某轻卡栏板轻量化仿真优化研究
来源:期刊-《汽车实用技术》;作者:杨新超
(江西江铃专用车辆厂限公司 产品技术部)
摘 要:文章基于有限元法,采用Nastran 软件,对某商用轻卡的基础普钢窄尺寸栏板、基础普钢宽尺寸栏板、高强钢窄尺寸栏板和高强钢宽尺寸栏板共计四种上装方案进行了CAE 刚度和强度分析,对比结果显示,两款高强钢栏板方案较基础方案结构强度性能得到提升,重量较基础普钢货柜减轻达到49kg 和93Kg,轻量化效果显著。
关键词:轻卡;栏板;轻量化
1
引言
随着国家经济飞速发展,轻卡销量得到迅猛增长,由于其经济性和便利性,已经成为运输货物的必然选择[1]。与此同时,随着国六排放法规等政策的陆续出台,国家对于汽车行业提出了更高更严的要求,在此背景下,汽车轻量化设计成为全行业竞争高地和重要发展方向。汽车轻量化技术,旨在保证汽车的强度、刚度和安全等性能的前提下,尽可能地减轻整备质量,进而提高汽车工作性能,实现低碳绿色环保可持续发展。货柜系统,是商用车核心承载部件,其重量占整车比高达30%以上[2-3],因此,研究商用车栏板柜轻量化方案具有重要的经济和社会价值。
本文基于有限元法,采用Nastran 软件,对某商用轻卡的基础普钢窄尺寸栏板、基础普钢宽尺寸栏板、高强钢窄尺寸栏板和高强钢宽尺寸栏板共计四种上装方案进行了CAE刚度和强度分析,对比结果显示,两款高强钢栏板方案较基础方案结构强度性能得到提升,重量较基础普钢货柜减轻达到49kg 和93Kg,轻量化效果显著。

2
窄尺寸高强钢栏板轻量化CAE 分析
本文对某轻卡基础窄尺寸栏板和高强钢栏板进行了CAE 刚度和强度分析,窄栏板尺寸为长度4100mm、宽度为2050mm、高度为380mm,基于普钢栏板基础上,减少立柱数量和加强板的数量及厚度,其材料由Q235 提升至高强钢REH420LA,对应的材料屈服强度由235MPa增大至420MPa。CAE 分析边界条件如图1,约束车架与货柜安装点的全自由度。


图1 栏板CAE 分析约束边界条件示意图

本文按照上述工况,对基础窄尺寸栏板和高强钢栏板进行了刚度和强度对比分析,得到图2 分析结果,基础普钢栏板货架立档位移为2.7mm,左侧围位移为10.3mm,后围板位移为2.4mm,材料提升至高强钢,高强钢栏板货架立档位移为2.3mm,左侧围位移为8.7mm,后围板位移为1.9mm,汇总结果如表1,栏板重量由453kg 减轻至360kg,轻量化效果较理想。


图2 窄尺寸高强钢栏板CAE 分析结果

表1 窄尺寸高强钢栏板CAE 分析结果对比表

3
宽尺寸高强钢栏板轻量化CAE 分析
本文采用Nastran 软件,对某商用车轻卡基础宽尺寸普钢栏板和高强钢宽尺寸栏板进行了CAE 刚度和强度分析,栏板尺寸为长度4100mm、宽度为2300mm、高度为550mm,基础栏板材料为Q235 和DC01,高强钢栏板材料为REH 420LA 和H380LA,其屈服强度达到380MPa 和420MPa,刚度分析边界条件为约束车架与栏板安装点的全自由度,在货架立档、左右侧围和后围板中心区域施加1000N 面力,强度工况加载为3.5g 的Z 向静力场,底板均匀施加3.2T 货物质量。


图3 宽尺寸高强钢栏板CAE 分析结果

本文按照上述工况,得到图5 的CAE 对比分析结果, 基础普钢栏板货架立档最大位移为 5mm,左侧围位移为4.9mm,后围板位移为2.4mm,而钣金材料提升至高强钢后,高强钢栏板货架立档最大位移为3.9mm,左侧围位移为3.8mm,改善效果显著,汇总结果如表2,栏板重量由453kg减轻至360kg,轻量化效果非常可观。

表2 宽尺寸高强钢栏板CAE 分析结果对比表

4
结论
本文基于有限元法,对对某商用轻卡的基础普钢窄尺寸栏板、基础普钢宽尺寸栏板、高强钢窄尺寸栏板和高强钢宽尺寸栏板共计四种上装方案进行了CAE 刚度和强度分析强度分对比结果显示:
高强钢栏板性能较基础方案结构强度性能得到提升;
相较于基础普钢栏板,两款高强钢栏板方案较基础方案 结构强度性能得到提升,重量较基础普钢货柜减轻达到49kg和93Kg,轻量化效果显著。

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

关注汽车轻量化最新动态

官方微信

汽车材料网

全国服务热线:

0551-63857995

地址:安徽省合肥市庐阳区四里河鼎鑫中心

邮编:230001 Email:service@qichecailiao.com

Powered by 汽车轻量化在线  皖ICP备10204426号-2

小黑屋-手机版- 汽车轻量化在线