作者| 张凯 汉阳专用汽车研究所科研技术部工程师 主要从事专用汽车产品结构仿真与轻量化
随着城市发展的步伐不断加快，适用于各种工况的自卸车、城市渣土车市场需求量不断增大。
目前市场自卸车车厢主要有两种：U型车厢和普通矩形车厢。其中U型车厢自卸车，主要用于基建、矿业、城市渣土倒短的运输环境，卸货时不容易产生粘连，卸货干净。车厢容积比普通方形车厢要小，加强超载控制。
U型车厢在使用一定期限后，侧板从中部开始发生塑性变形(胀厢现象)，导致篷布、车厢顶盖无法闭合，影响车厢稳定性。
U型车厢的侧板总成主要由1块大板和边梁组成，侧板大板进行多道折弯以提高侧板总成的刚度，能够在一定程度上解决侧板胀厢问题。目前市场常见的自卸车侧板结构如下图所示。
图1 自卸车侧板结构示意图
侧板截面示意图如下所示，侧板大板进行多段折弯后与边梁进行焊接。
图2 侧板截面示意图
侧板大板每一段的折弯角度、长度、侧板厚度以及边梁的截面尺寸对侧板结构总成的刚强度有直接的影响，设计人员在设计初期会依据设计要求、工艺要求等对侧板大板及边梁进行设计，经过多次的设计参数修改与优化，对比各方案侧板结构的刚强度，最终获得设计方案。
◆侧板参数化设计与有限元分析模块
为提高侧板结构设计效率、减轻设计人员频繁更改侧板截面尺寸带来的工作量、快速针对侧板结构设计方案进行对比，本文开发了侧板参数化设计与有限元分析模块，能够快速对侧板结构进行参数化建模与有限元仿真分析验证。
该分析模块的交互界面如下图所示。
图3 侧板参数化设计与有限元分析模块界面
侧板参数化设计与有限元分析模块交互界面主要包括三部分内容：模型设置、参数设置、侧板截面示意图。
模型设置：主要设置模型的侧板名称，用于区分多个侧板结构方案，便于后期进行方案对比。
参数设置设置主要包括3部分内容。
1) 几何参数：主要用于设置侧板截面尺寸及材料，包括侧板大板、边梁各段的尺寸及角度，用于生成并组装侧板结构三维模型，便于后期进行侧板结构有限元分析。
2) 材料明细：主要用于设置侧板材料数据，材料明细表可以进行新建增加、删除材料、导入导出材料数据，支持*.dat/*.txt/*.excel文件数据的导入导出。
3) 分析设置：主要包括自卸车底板结构尺寸及载重相关数据、有限元模型网格尺寸、单元阶次、结果输出选项、文件保存位置以及求解参数等相关设置选项。
通过上述参数设置，可以快速建立侧板结构参数化模型，点击“ok”按钮，直接进行提交计算，对比侧板结构不同方案的刚强度性能。
图4 参数设置界面
◆案例演示
侧板、边梁材料均为为LG700XL，厚度分别为4mm、5mm，侧板长度5600mm，载重20t。
利用侧板参数化设计与有限元分析模块快速设计出以下4款侧板结构，并对4种结构方案进行对比分析，有限元分析结果如下图所示。
图5 4种侧板截面形式示意图
图6 4种侧板变形云图
◆总 结
侧板参数化设计与有限元分析模块可以快速对侧板结构进行设计与分析，有效提高设计人员工作效率，减少重复工作量，开展不同结构方案对比，获取最优方案。
目前市场自卸车侧板的结构形式均可以该模块进行设计分析。
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