3 模拟结果
有限元前处理软件中定义好后摩托车包装箱有限元模型的材料、单元属性、边界条件后,采用通用的求解器对包装箱进行有限元仿真计算。
根据上述所分析的包装箱在堆叠、前后冲击、侧翻和跌落工况下的受力情况和约束情况,得到的结构在这几种工况下的受力计算结果如图6、7、8、9所示。
由图6、7、8、9包装箱在各工况下的应力分布云图可知,包装箱在堆叠承载工况下,应力主要集中在上部框架组合上,其最大应力在115 MPa左右;包装箱在前后冲击工况下,应力主要集中在中间侧立柱、卡座固定横梁焊接组合、摩托车前叉支撑及与支撑板焊接的底盘垫脚、底板处,其最大应力在128 MPa左右;包装箱在侧翻工况下,应力主要集中在卡座固定横梁焊接组合、上部框架组合、摩托车后轮挡板处,其最大应力在105 MPa;包装箱在跌落工况下,应力主要集中在底板、摩托车后轮挡板、摩托车前叉支撑板处,其最大应力在90 MPa左右。
该摩托车包装箱使用的材料为普通碳素钢Q195、其材料属性为:弹性模量,泊松比,剪切弹性模量,密度。
由材料性质可知,其屈服强度极限为195 MPa、根据包装箱的使用特点分析中安全系数取1.5,可计算出材料的许用应力[σ]≈130 MPa。
由分析结果可知,该摩托车包装箱结构在以试验对应的承载边界条件下,整体的应力分布能满足强度要求。
4 结论
本文应用有限元分析方法建立了钢质材料的摩托车包装箱结构力学模型,对比较能反映包装箱实际使用情况的堆叠、前后冲击、侧翻和跌落工况进行了仿真计算,得出包装箱结构在不同工况下的应力分布云图,判定其结构强度的总体水平,从而为包装箱结构的优化和可靠性设计提供有价值的结构分析数据。