有限元工具在中集车辆产品开发中的应用VIP专享

有限元工具在中集车辆产品开发中的应用作者：中集车辆集团 龚友摘 要：根据中集车辆集团多年来的经验，本文对使用有限元对半挂车产品进行仿真分析进行了总结。实践表明：有限元工具对中集车辆产品的开发具有重要作用。 关键词：半挂车；有限元 1 前言 1.1 有限元在国内半挂车行业应用现状 国外大的汽车制造厂家对有限元工具的应用已经非常成熟。但由于市场相对较小，国外对半挂车行业并不是非常重视，半挂车企业规模也相对较小，所以有限元工具的应用也并不十分广泛。 在国内半挂车行业，有限元工具的应用则很少有。一些院校间或为企业做过有限元计算。从七十年代开始，已经有人开始使用有限元计算车架的刚强度[5]。但在九十年代前，由于软硬件的客观条件，半挂车的有限元分析基本上局限于使用梁单元进行模拟[8]。从九十年代后半期开始，随着我国高性能微机的普及和国外商业软件的大量进入，国内的半挂车讨论和分析人员逐渐过渡到使用板壳单元和实体单元[10]。进入二十一世纪，商业软件如 ANSYS、MSC/NASTRAN、Algor 等在国内院校和企业得到广泛应用[11]，对半挂车的分析越来越精细。随着中集车辆集团在国内半挂车行业的迅速崛起，中集对有限元工具的应用也基本代表了国内半挂车行业的水平。目前中集有限元分析覆盖了从静态到动态，并涉及结构疲劳分析，同时拥有对国际流行的复合材料厢式半挂车的分析能力。 1.2 中集车辆集团有限元应用现状 中集车辆事业从上世纪末秘密研发开始，到 2024 年正式投产进入专用车领域，至今已快速成长为年产值几十亿的国内最大的专用车制造商。在这其中，半挂车是最大的一部分，由于中集在集装箱上的优势传承，一开始就紧跟国外市场，可以说技术的起点相当高，但同时也对先进结构的技术把握提出了更高的要求。此前，，国内半挂车企业一般是根据经典的材料力学进行强度较核。对日益复杂的半挂车来说，已经不能通过几个经典公式反映结构的各方面性能，尤其是对局部的应力集中等情况基本束手。这种情况下，先进的有限元工具就表现出了其强大的功能。中集从 2000 年开始买入 ANSYS/Structure，后来又陆续购进 ANSYS/Mechanical 模块、显式有限元软件 LS-DYNA 和 Fe-safe 疲劳分析软件。同时，考虑到设计工程师的需要，还购入了 Workbench 快速分析模块。目前，还有更多的有限元软件被考虑中。中集车辆的所有车型都经过了有限元分析，解决了大量的现实问题。从投标、概念设计、设计校核到结构...