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牵引座静态强度试验仿真分析
2020-06-19 21:40:04· 来源：专用汽车杂志
基于GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》中相关试验要求及试验方法，建立牵引座静态举升试验装置有限元分析模型，利用有限元分析软件对模型进行仿真分析
基于GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》中相关试验要求及试验方法，建立牵引座静态举升试验装置有限元分析模型，利用有限元分析软件对模型进行仿真分析，以验证牵引座模型结构是否符合标准要求，为牵引座静态强度试验提供参考依据。
载荷及工况确定
（1）工况分析
工况一：GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》标准中5.2.1.1；
工况二：GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》标准中5.2.1.2；
（2）载荷计算
GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》标准要求，对于50号牵引座进行静态举升试验时，载荷施加载荷有两种，其中5.2.1.1中规定直接加载于牵引座上，施加载荷为FA1，作为为工况一载荷输入；5.2.1.2中规定对50#牵引座和相同型号牵引销联结的情况下，施加举升力FA2，作为工况二载荷输入。
式中，g——重力加速度，为9.81m/s2
U——半挂车装载到其最大设计总质量时，垂直施加在牵引座上的质量，单位为吨（t）
根据GB1589-2016《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限制》中相关规定，三轴半挂车的最大载重量为40吨，长度限值为13.75米。通过计算，得到静态举升力FA1，FA2，U。
实体模型
依据GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》标准规定的试验方法，建立牵引座静态举升试验设备三维模型，模型如图2至图3所示。其中牵引座实体结构由许多部件组成，为了不影响结构分析结果，在建模过程中，适当的简化结构模型，同时，忽略一些不影响分析结果的几何特征。
1--手柄杆 2--鞍座板及其方箱焊合总成 3--锁杆 4--支座 5--锁钩 6--保险锁
图2 工况一加载模型（牵引座模型）
1--作用臂 2--安装板 3--牵引座 4--模拟牵引销
图3 工况二加载模型
材料模型
主要部件材料特性如表1所示。
表1 主要部件材料特性
有限元模型
（1）工况一载荷
将计算出的载荷FA1加载于牵引座中心位置，建立有限元模型如图4所示。
图4 工况一有限元模型
（2）工况二载荷
依据标准中规定试验方法，在作用臂的一端施加向上的举升力FA2。建立有限元模型如图5所示。
图5 工况二有限元模型
结果分析
（1）工况一结果分析
在工况一条件下，牵引座静态强度仿真结果如图6-图7所示，鞍座板最大变形为1.07mm，位于鞍座板中心位置，该变形量和鞍座板宽度的比值为0.1%<0.2%(GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》标准中规定,弯曲变形不应超过其宽度的0.2%）；鞍座板最大应力为338.07Mpa，位于方箱焊接处。鞍座板采用Q345材料，屈服强度为345Mpa，因此，在该工况下整体结果满足设计要求。
图6 鞍座板变形云图
图7 鞍座板应力云图
（2）工况二结果分析
在工况二条件下，鞍座板应力结果如图11所示，利用材料抗拉强度去过滤云图，牵引座鞍座板表面区域（图中灰色区域）超过了Q345材料的抗拉强度，而内层单元（图中红色圈出）为超过材料的抗拉强度，在此工况下，鞍座板表明已经裂开，但整体仍未断裂，牵引销并未脱出，证明此牵引座模型满足标准中规定的静态强度要求。
图11 鞍座板应力云图（半剖）
结论
综合两种工况，利用仿真软件对牵引座进行静态强度试验研究分析，仿真结果表明，牵引座模型满足GB/T 20069-2006《道路车辆-牵引座强度试验》标准中规定的静态强度要求。
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