【正文】 問(wèn)題是，全球現(xiàn)在資源緊張，污染嚴(yán)重，很多城市嚴(yán)重的霧霾是由于汽車尾氣的大量排放導(dǎo)致的。 因此， 1968 年 在德國(guó)召開國(guó)際會(huì)議分析研究了 軟件危機(jī)問(wèn)題，提出“軟件工程”這個(gè)概念 。 計(jì)算機(jī)的每一次發(fā)展，都伴隨著技術(shù)的某種進(jìn)步，成本體積在不斷地縮小，在20 世紀(jì) 90 年代之后已經(jīng)進(jìn)入了中國(guó)的千家萬(wàn)戶， 這為我們應(yīng)用筆記本解決工程問(wèn)題提供了支持， 計(jì)算機(jī)硬件不斷改變的同時(shí)軟 件也有了長(zhǎng)足的發(fā)展 。 計(jì)算機(jī)制造之初體積龐大，貴重，不是普通人可以使用的，但是隨著計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展為我們提供了更多的可能。 但是我國(guó)到 2020年 水泥 的散裝率 僅僅是 %， 只是達(dá)到了發(fā)達(dá)國(guó)家三分之一的水平， 要在根本上得到改觀，即使達(dá)到 70%，也需各方面多年共同的努力，其中即蘊(yùn)含了散裝水泥車極大的市場(chǎng)空間 [25]。而我國(guó)的專用汽車的發(fā)展還不能滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)的要求 ,保有量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，隨著我國(guó)治理超載、超限工作的逐步深化，運(yùn)輸車超載在以后是必然嚴(yán)懲的。 汽車運(yùn)輸?shù)玫搅丝焖侔l(fā)展，其中 汽車運(yùn)輸主要朝著散裝和集裝箱運(yùn)輸 的方向 發(fā)展 ， 散裝物料運(yùn)輸，就是在 粉末狀等物質(zhì) 的運(yùn)輸過(guò)程中 ， 不再采用其它 的 包裝措施， 而在專用散裝運(yùn)輸車中 散裝水泥運(yùn)輸車 得到廣泛的應(yīng)用。 盡管從目前的數(shù)據(jù)來(lái)看 ,國(guó)內(nèi)的散裝水泥運(yùn)輸車市 場(chǎng)是依然走高 ,出現(xiàn)的這些問(wèn)題可能對(duì)企業(yè)的利潤(rùn)影響不大 ,但是利潤(rùn)總會(huì)慢慢減少 ,要想真正提高企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力 ,在眾多的企業(yè)中脫穎而出，企業(yè)必須在質(zhì)量上下功夫， 反之 ,則很可能像國(guó)產(chǎn)手機(jī)市場(chǎng) 那樣大打價(jià)格戰(zhàn) ,最終整個(gè)行業(yè)陷人困境。 圖 12 20202020 年國(guó)道和高速公路的日平均交通量 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3 我國(guó)水泥車市場(chǎng)的困境 我們必須清楚的是 ,盡管市場(chǎng)需求量不斷增長(zhǎng) ,但是 市 場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也變的越來(lái)越激烈 。 我國(guó)水泥市場(chǎng)的發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng) 我國(guó)房地產(chǎn)的火爆，基礎(chǔ)建設(shè)橋梁，道路等各方面都促進(jìn)了對(duì)水泥的需求， 早 在2020 年，中國(guó)水泥 不僅在 產(chǎn)量和 而且在 消費(fèi)量 都達(dá)到了世界第一，在 世界 占到 34%，在 亞洲 更是超過(guò)了一半達(dá)到了 57%。另一方面我國(guó)已經(jīng)成為第一生產(chǎn)大國(guó)， 截止到 2020年， 我 國(guó)汽車保有量 將近 億輛 ，從 2020 年至 2020 年 這 10 年 期間，我國(guó)汽車行業(yè)迅速發(fā)展，保有量也大幅增加 ，從2020 年的 2400 萬(wàn)輛增長(zhǎng)到 2020 年的 億輛， 年均增加 大約達(dá)到 1100 萬(wàn)輛，這10 年間汽車數(shù)量增加了 倍 。 關(guān)鍵詞 ： 半掛運(yùn)輸車 UG 建模 hypermesh 有限元分析 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文摘要 Title Bulk cement semitrailer truck frame modeling and finite element analysis Abstract China39。中國(guó)經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，尤其是房地產(chǎn)行業(yè)膨脹式發(fā)展，對(duì)水泥產(chǎn)生了大量的需求， 散裝水泥半掛運(yùn)輸車在這種背景下扮演著越來(lái)越重要的角色的 同時(shí) ， 對(duì)運(yùn)輸車提出了更高的要求。計(jì)算機(jī)的普及和 UG, hypermesh 相關(guān)軟件的應(yīng)用為這種功能的實(shí)現(xiàn)提供了可能。s infrastructure have a great improvement in recent years, especially in the formation of freeway and arterial highway work, which makes the road transportation has gradually bee the basic mode of passenger and cargo transportation in our country. China39。 增加的車輛 必然導(dǎo)致公路上汽車流量的增大，反過(guò)來(lái)這也是一種重要的參考。 當(dāng)時(shí) 我國(guó)水泥 年產(chǎn)具體為 億噸 ， 是世界 名副其實(shí) 第一水泥大國(guó)。水泥市場(chǎng)的高利潤(rùn)，促使了對(duì)水泥車的需求，外加上這種運(yùn)輸車所需的技術(shù)不多，使得企業(yè)的進(jìn)入相對(duì)比較容易，只要有一定的資本，就可以進(jìn)入， 因此生產(chǎn)廠家眾多 ,良莠不齊，一些 小廠的年產(chǎn)量一般在 200 臺(tái)以下 ,這么多的生產(chǎn)企業(yè) 是導(dǎo)致散裝水泥運(yùn)輸車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的直接原因。 這種局勢(shì)也為我們的研發(fā)提供了需求和要求。與此同時(shí) 我國(guó)正處于城鎮(zhèn)化的劇烈變遷中，各方面的建設(shè)都離不開對(duì)水泥的需求，散裝水泥半掛運(yùn)輸車是裝載量大、運(yùn)輸效益高、市場(chǎng)需求量大的專用汽車品種之一 ，可以完成對(duì)散裝水泥的長(zhǎng)途運(yùn)輸任務(wù)。在這樣的情況 下，掛車制造商面臨著嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，如何設(shè)計(jì)方能使掛車更加輕量化 ， 盡可能的 提高車輛 的 載質(zhì)量利用系數(shù)并提高車輛 有效 的承載能力就變得越來(lái)越 迫切 [1 17]。 各種因素的綜合影響使得專用汽車越來(lái)越受到企業(yè)的和社會(huì)的重 視，尤其是半掛車作為專用車中用量較大的車型，如果能設(shè)計(jì)得好，不僅可以節(jié)約原材料的使用，降低生產(chǎn) 成本，還可以在節(jié)約 燃油 的同時(shí)提高安全性。 計(jì)算機(jī)到第四代時(shí)有了明顯的變化 ， 隨著大規(guī)模集成電路的成功制作 ，計(jì)算機(jī)的體積 和性能都得到了改善 。 第一代軟件是用機(jī)器語(yǔ)言編寫的，機(jī)器語(yǔ)言采用的都是二進(jìn)制，只有專業(yè)人員可以編寫程序，使得計(jì)算機(jī)得不到推廣使用 。這次的會(huì)議極大 促進(jìn)了軟件的發(fā)展。這就對(duì)汽車的設(shè)計(jì)提出了新的要求，汽車的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)越來(lái)越輕，不斷地向輕量化發(fā)展，但是汽車的剛度和強(qiáng)度也不能下降，這就是一個(gè)挑戰(zhàn)，計(jì)算機(jī)的發(fā)展為我們解決這個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)契機(jī)， UG,CAD,CAE, hypermesh,ADAMS 等等軟件的發(fā)展使得我們可以更好地模擬實(shí)際的工況，更加全面的把握問(wèn)題的所在， 節(jié)約了時(shí)間的同時(shí)，還提高了產(chǎn)品的質(zhì)量?？傮w尺寸進(jìn)行布置組成梁格式的框架結(jié)構(gòu) ,基本結(jié)構(gòu)一般還有：牽引銷，牽引座，支撐裝置，縱梁，車輪，懸架，制動(dòng)系統(tǒng)，橫梁。基本構(gòu)成：自卸汽車加上貨廂頂蓋組成。 3. 氣力卸灰汽車：現(xiàn)在主流的水泥車，最大載重量可達(dá)百噸級(jí)，貨廂多為罐式，立置或斜臥在汽車車架上。 圖 21 散裝水泥半掛運(yùn)輸車 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 散裝水泥 半掛 運(yùn)輸 車的工作原理 工作時(shí)，半掛車車架下端的牽引銷 通過(guò) 與牽引車的牽引座 相互 配合 來(lái) 牽引半掛車行駛，并在轉(zhuǎn)向時(shí)完成牽引車和半掛車之間的相互轉(zhuǎn)動(dòng)。 主要 的 工況為水泥的自重載荷、卸載時(shí)氣壓和水泥自重的共同作用以及運(yùn)輸時(shí)的慣性載荷 [14]。 平板式車架具有平直的貨臺(tái)，位于 車輪之 上，可以充分利用牽引車和半掛車的牽引部分的以上空間 ，因此貨臺(tái)面積較大，這種車架結(jié)構(gòu) 優(yōu)勢(shì)在于 比較簡(jiǎn)單，制造容易，多用于超重型掛車。汽車車架作為汽車總成的一部分， 道路 以及各種載荷很多都作用在車架上，尤為指出的是汽車車架是很多重要部件的載體，其性能與整車性能直接相關(guān)，所以車架的強(qiáng)度剛度是汽車總體設(shè)計(jì)中十分關(guān)鍵的一環(huán) 。 三、 散裝水泥半掛運(yùn)輸車 車架的建模 UG 軟件的介紹 UG 軟件的發(fā)展及在我國(guó)的應(yīng)用 UG 是 Siemens 出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案 ，它的出現(xiàn)使得 工程設(shè)計(jì)人員的工作量 大幅減少 。 2020 年推出了 UG NX ，繼承了 UG18 的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，使得功能更加強(qiáng)大，更加完美。以我國(guó)發(fā)表的關(guān)于 UG 論文的數(shù)量而論，我國(guó)關(guān)于 UG 的論文研究最早發(fā)布于 1992 年。 2020 年后的 高潮期 ,每年發(fā)表的論文都達(dá)到 500 篇左右 ,短短的 3 年共發(fā)表論文 1 515 篇 ,占論文總數(shù)的 %。 NC 加工 ： UG NX 加工基礎(chǔ)模塊 是 UG 所有 的 加工模塊 連接 的 一個(gè) 基礎(chǔ)框架，它為UG NX 所有加工模塊提供一個(gè)相同的、界面友好的圖形化窗口環(huán)境 。 縱梁腹板 結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 32 UG 裝配過(guò)程二 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 該腹板的左右是不對(duì)稱的，需要在草圖中逐一畫出，然后拉伸。 出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)的狀況也在此展示一下，并引以為戒： 圖 310 橫梁三 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 在此次建模的過(guò)程中，有幾個(gè)圖形還是比較相似的，一遍一遍的重復(fù)畫，后來(lái)知道可以通過(guò)在 UG 中修改草圖來(lái)完成，節(jié)約了不少的時(shí)間。 組成好的車架的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 311 圖 312 車架總成 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 17 組裝之后 背面 的結(jié)構(gòu)圖如下所示： 組裝過(guò)程遇到的問(wèn)題及解決方案 裝配過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面： 一是對(duì)裝配環(huán)節(jié)的不大熟悉，關(guān)于定位方式，添加組件后一系列操作也不是很清楚，這個(gè)的解決方法還是比較簡(jiǎn)單的，因?yàn)榻?jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，對(duì) UG 軟件的基本風(fēng)格已經(jīng)有所了解，自己慢慢的嘗試， 遇到關(guān)鍵的選擇方式問(wèn)一問(wèn)同學(xué)或者百度一下就可以了。 三是在裝配過(guò)程中可以檢測(cè) 零部件畫的是否準(zhǔn)確，是否可以完美銜接。 主要問(wèn)題就這幾個(gè)，還有一些小的問(wèn)題 ，在此就不一一列舉了，建模過(guò)程就是一個(gè)耐心活，做的時(shí)候哪怕是比較認(rèn)真依然可能會(huì)出現(xiàn)一些小的問(wèn)題，這時(shí)需要做的就是不要煩躁，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，尋找出問(wèn)題的根源 ，改正過(guò)來(lái)就好了，工程問(wèn)題就是一個(gè)不斷完善，精益求精的過(guò)程。在本課題中，它運(yùn)用離散概念 , 把連續(xù)體劃分為有限個(gè)單元的集合 , 在 邊界條件和載荷 的約束下 ,進(jìn)行單元分析并 組合 , 由此得到 方程組 , 求解此方程組獲得相應(yīng)指標(biāo)，分析車架的受力情況 [15]。 有限元 解決 問(wèn)題的基本步驟 ： 第一步： 明確 問(wèn)題及定義求解域 ，首先根據(jù)不同的實(shí)際 建立模型，定義模型之后，下一步工作就是定義求解域 。 第三步： 明確 狀態(tài)變量 和 控制方法：將微分方程化為等價(jià)的泛函形式 ，任何一個(gè)物理或者工程問(wèn)題都可以用邊際條件等一系列的參數(shù)加以描述。 可以用 計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量與設(shè)計(jì)提供的允許值比較來(lái) 比較，來(lái)決定是不是符合要求 。有限元分析法包括許多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)包括： ① 處理分析不規(guī)則形狀的結(jié)構(gòu) 十分方便 。 ⑤ 有限元方法可以處理非線性問(wèn)題 尤其是大變形或者非線性材料導(dǎo)致的 。一般來(lái)說(shuō)，有限元模型的建立，修改和網(wǎng)格 劃分 占據(jù)了 CAE分析 工作大約有 80%的時(shí)間 ，而在計(jì)算機(jī)工組站上 才應(yīng)該是 真正的分析求解時(shí)間 。 Hypermesh 憑借 其強(qiáng)大的幾何處理能力 可以很快的讀取那些 復(fù)雜的 結(jié)構(gòu)，規(guī)模非常大的模型數(shù)據(jù)，從而大 幅度的 提高了CAE 分析 的 工作效率，也使得很多應(yīng)用其他前后處理軟件很難或者不能解決的 問(wèn)題變得迎刃而解。 高 質(zhì)量的自動(dòng)網(wǎng)格劃分 。 建立和編輯模型方面 : 三： 在建立和編輯模型方面， HyperMesh 對(duì)于 2D 和 3D 建模，用戶可以使用各種網(wǎng)格生成模板以及強(qiáng)大的自動(dòng)網(wǎng)格劃分模塊。 本次畢設(shè)所涉及的內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 的主要任務(wù)是校核散裝水泥半掛運(yùn)輸車車架的強(qiáng)度和剛度，主要應(yīng)用在計(jì)算仿真 模塊 。 散裝水泥半掛運(yùn)輸車 車架 的有限元模型建立 靜態(tài)完全均布載荷靜態(tài)彎曲工況 散裝水泥半掛運(yùn)輸車車架的材料的選擇：車架縱梁腹板及其加強(qiáng)梁材料為 16Mn，屈服點(diǎn)為 355MPa,其它的材料選