液压悬挂结构的有限元建模方法技术

本发明专利技术公开了一种液压悬挂结构的有限元建模方法，涉及计算机辅助设计方法技术领域。所述方法包括如下步骤：在主体结构同组液压悬挂位置建立多层均载结构，每层均载结构包含一段或多段均载梁，采用空间梁单元建模；主体结构液压悬挂位置的节点和均载梁的节点通过耦合建立一定的约束关系；最下层均载梁的下方建立弹簧单元，弹簧的刚度等于同组液压悬挂装置下轮胎刚度的总和；对于采用三点支撑的液压悬挂系统，对弹簧单元两端的节点建立静定边界条件。采用上述有限元建模方法，能保证有限元计算得到的同组液压悬挂的支撑力相等，与实际情况完全一致，提高了主体结构强度和变形计算的准确性。

Finite element modeling method of hydraulic suspension structure

The invention discloses a finite element modeling method of hydraulic suspension structure, relating to the technical field of computer aided design method. The method comprises the following steps: the main structure of the same group of hydraulic suspension position to establish a multi-layer load sharing structure, each layer is loaded structure contains one or more sections are loaded beams, by modeling the spatial beam element; the main structure of hydraulic suspension position of node node and load beam through the coupling to establish certain constraints; a spring element below the lower load beam, the stiffness of spring is equal to the same group of hydraulic suspension device under the sum of tire stiffness; the three point support for hydraulic suspension system, nodes on the spring element at both ends of the establishment of static boundary conditions. By using the finite element modeling method, the supporting force of the hydraulic suspension in the same group can be ensured equal to the actual situation, and the accuracy of the calculation of the strength and deformation of the main structure can be improved.

【技术实现步骤摘要】
液压悬挂结构的有限元建模方法
本专利技术涉及计算机辅助设计方法
，尤其涉及一种液压悬挂结构的有限元建模方法。
技术介绍
重载运输车辆多采用轮胎式走行系统，所载重量达数百吨至上千吨，该重量及运输车辆本身自重通过几十个轮胎组件支撑并行驶于路面，为了保证各轮胎均匀受载，避免单胎受载过大引起爆胎等安全问题，运输车辆的轮胎组件与车架之间设置了液压悬挂装置。为了保证各轮胎组件受力明确，一般将液压悬挂装置划分为三个区域，通过液压阀控制保证每组内油缸的压力腔相通，使得每组内的液压悬挂装置的支撑力相同，每组内液压悬挂装置或轮胎组件的支撑力合力位于该区域内所有液压悬挂装置的形心位置，3个形心形成典型的“3点支撑”形式，对于空间平行力系就是一静定系统，各液压悬挂装置及轮胎组件的支撑力是明确的。一般情况下用有限元软件对重载运输车辆的结构进行建模计算时，将主体结构液压悬挂位置的节点设定为位移约束，或将液压悬挂设定为弹性支撑，两种方法都无法在一次结构计算中保证主体结构同组液压悬挂位置的节点的支撑力相同，必须经过多次迭代计算才能基本保证同组液压悬挂位置的节点的支撑力趋于均匀，计算起来非常繁琐，且影响强度和变形计算的准确性，如何保证同组液压悬挂的支撑力相同是有限元建模的关键技术问题之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种液压悬挂结构的有限元建模方法，采用上述有限元建模方法，能保证有限元计算得到的同组液压悬挂的支撑力相等，与实际情况完全一致，提高了主体结构强度和变形计算的准确性。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种液压悬挂结构的有限元建模方法，其特征在于：对N个支撑力相同的液压悬挂结构进行有限元建模时，在液压悬挂位置建立不少于层的均载结构，其中并向上取整数，每层均载结构建立一段或两段以上的均载梁，均载梁采用空间梁单元建模，每段均载梁的梁单元模型至少包含左端节点、右端节点及段内节点，每段均载梁的左端节点、右端节点的位置与主体结构液压悬挂位置的节点或上面某一层均载梁的段内节点位置重合，段内节点位于其向上所支撑的所有主体结构液压悬挂位置的节点的形心位置。进一步的技术方案在于：处于同一位置的均载梁左端节点与主体结构液压悬挂位置的节点通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的X向位移、Y向位移、Z向位移和绕X轴旋转的角位移；处于同一位置的均载梁右端节点与主体结构液压悬挂位置的节点通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的Y向位移和Z向位移。进一步的技术方案在于：处于同一位置的均载梁右端节点与主体结构液压悬挂位置的节点通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的X向位移、Y向位移、Z向位移和绕X轴旋转的角位移；处于同一位置的均载梁左端节点与主体结构液压悬挂位置的节点通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的Y向位移和Z向位移。进一步的技术方案在于：处于同一位置的均载梁左端节点与上面某层均载梁的段内节点通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的X向位移、Y向位移、Z向位移和绕X轴旋转的角位移；处于同一位置的均载梁右端节点与上面某层均载梁的段内节点通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的Y向位移和Z向位移。进一步的技术方案在于：处于同一位置的均载梁右端节点与上面某层均载梁的段内节点通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的X向位移、Y向位移、Z向位移和绕X轴旋转的角位移；处于同一位置的均载梁左端节点与上面某层均载梁的段内节点通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的Y向位移和Z向位移。进一步的技术方案在于：所述均载梁的截面尺寸很大或均载梁材料的弹性模量很大，使均载梁的刚度远大于主体结构的刚度。进一步的技术方案在于：第层均载结构仅包括一段均载梁，其段内节点的正下方建立弹簧下端节点，弹簧下端节点与第层均载梁的段内节点之间建立弹簧单元，弹簧单元的刚度等于其所支撑的所有液压悬挂下的所有轮胎刚度的总和，所建立的弹簧单元形成一点支撑。进一步的技术方案在于：对于采用三点支撑的液压悬挂系统，包括三个一点支撑的液压悬挂结构，设置第一支撑点的边界条件为弹簧下端节点的Y向位移为0，第层均载梁的段内节点的X向位移为0，Z向位移为0；设置第二支撑点的边界条件为弹簧下端节点的Y向位移为0，第层均载梁的段内节点的X向位移为0；设置第三支撑点的边界条件为弹簧下端节点的Y向位移为0。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：采用上述有限元建模方法，能保证有限元计算得到的同组液压悬挂的支撑力相等，与实际情况完全一致，提高了主体结构强度和变形计算的准确性。附图说明图1是本专利技术应用例一所述方法建立的1点支撑多层均载梁结构示意图；图2是本专利技术应用例二所述方法建立的1点支撑多层均载梁结构示意图；图3是本专利技术应用例三所述方法建立的3点支撑多层均载梁结构示意图；其中：1、左端节点2、右端节点3、段内节点4、液压悬挂位置的节点5、弹簧下端节点6、弹簧单元7、均载梁8、第一层均载结构9、第二层均载结构10、第三层均载结构11、第四层均载结构12、第五层均载结构13、第一支撑点14、第二支撑点15、第三支撑点16、第六层均载结构17、第七层均载结构18、第八层均载结构19、第九层均载结构。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。总体的，本专利技术公开了一种液压悬挂结构的有限元建模方法，所述方法包括如下原则：对N个支撑力相同的液压悬挂结构进行有限元建模时，在液压悬挂位置建立不少于层的均载结构，其中并向上取整数。每层均载结构建立一段或两段以上的均载梁7，均载梁采用空间梁单元建模，每段均载梁的梁单元模型至少包含左端节点1、右端节点2及段内节点3。每段均载梁的左端节点1、右端节点2的位置与主体结构液压悬挂位置的节点4或上面某一层均载梁的段内节点3位置重合，段内节点3位于其向上所支撑的所有主体结构液压悬挂位置的节点4的形心位置。主体结构液压悬挂位置的节点4和均载梁的节点之间通过耦合建立一定的约束关系，具体关系如下：处于同一位置的均载梁左端节点1与主体结构液压悬挂位置的节点4通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的X向位移、Y向位移、Z向位移和绕X轴旋转的角位移；处于同一位置的均载梁右端节点2与主体结构液压悬挂位置的节点4通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的Y向位移和Z向位移。或者，处于同一位置的均载梁右端节点2与主体结构液压悬挂位置的节点4通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的X向位移、Y向位移、Z向位移和绕X轴旋转的角位移；处于同一位置的均载梁左端节点1与主体结构液压悬挂位置的节点4通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的Y向位移和Z向位移。处于同一位置的均载梁左端节点1与上面某层均载梁的段内节点3通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的X向位移、Y向位移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压悬挂结构的有限元建模方法，其特征在于：对N个支撑力相同的液压悬挂结构进行有限元建模时，在液压悬挂位置建立不少于

【技术特征摘要】
1.一种液压悬挂结构的有限元建模方法，其特征在于：对N个支撑力相同的液压悬挂结构进行有限元建模时，在液压悬挂位置建立不少于层的均载结构，其中并向上取整数，每层均载结构建立一段或两段以上的均载梁（7），均载梁采用空间梁单元建模，每段均载梁的梁单元模型至少包含左端节点（1）、右端节点（2）及段内节点（3），每段均载梁的左端节点（1）、右端节点（2）的位置与主体结构液压悬挂位置的节点（4）或上面某一层均载梁的段内节点（3）位置重合，段内节点（3）位于其向上所支撑的所有主体结构液压悬挂位置的节点（4）的形心位置。2.如权利要求1所述的液压悬挂结构的有限元建模方法，其特征在于：处于同一位置的均载梁左端节点（1）与主体结构液压悬挂位置的节点（4）通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的X向位移、Y向位移、Z向位移和绕X轴旋转的角位移；处于同一位置的均载梁右端节点（2）与主体结构液压悬挂位置的节点（4）通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的Y向位移和Z向位移。3.如权利要求1所述的液压悬挂结构的有限元建模方法，其特征在于：处于同一位置的均载梁右端节点（2）与主体结构液压悬挂位置的节点（4）通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的X向位移、Y向位移、Z向位移和绕X轴旋转的角位移；处于同一位置的均载梁左端节点（1）与主体结构液压悬挂位置的节点（4）通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的Y向位移和Z向位移。4.如权利要求1所述的液压悬挂结构的有限元建模方法，其特征在于：处于同一位置的均载梁左端节点（1）与上面某层均载梁的段内节点（3）通过耦合方式建模，耦合时两节点具有相同的X向位移...

【专利技术属性】
技术研发人员：温少芳，肖克实，宋鹏赛，王翠艳，邢海军，申永军，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北,13