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半掛車(chē)是重型貨物運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ?，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，半掛車(chē)的使用日益增多，質(zhì)量和安全問(wèn)題也越來(lái)越受到人們重視。本文主要以10噸半掛車(chē)為例，采用電阻應(yīng)變法對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試，分析車(chē)架在使用中的應(yīng)力分布情況。

應(yīng)力測(cè)點(diǎn)選擇

根據(jù)車(chē)架結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性和載荷基本對(duì)稱(chēng)的情況，本次試驗(yàn)以車(chē)架左側(cè)梁為主。原則上，測(cè)點(diǎn)選擇在車(chē)架縱橫梁節(jié)點(diǎn)附近截面突變處，縱梁前后交接處，以及車(chē)架中部彎矩較大區(qū)域。因此，共選61個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中54個(gè)測(cè)點(diǎn)分布在車(chē)架左側(cè)，貼片部位在梁的翼緣或棱邊上，應(yīng)變片的軸線與測(cè)點(diǎn)邊緣平行，距離邊緣3mm，測(cè)點(diǎn)的分布與位置見(jiàn)圖1。

在左縱梁上翼面下側(cè)面共選13個(gè)點(diǎn)，編號(hào)為Z₁-Z₁₃。左縱梁下翼面下側(cè)面共選21個(gè)點(diǎn)，編號(hào)為Z₁₆-Z₃₅（其中Z₂₃、Z₂₅點(diǎn)在腹板下側(cè)面，Z₂₄在腹板外側(cè)面）。在右縱梁下翼面下側(cè)面共選7點(diǎn)，編號(hào)為Z₄₁-Z₄₇（其中Z₄₅在腹板下側(cè)面，Z₄₇在腹板外側(cè)面）。橫梁左側(cè)與縱梁交接處附近共選6點(diǎn)，編號(hào)為H₁-H₆。左側(cè)邊梁共選14點(diǎn)，編號(hào)為B₁-B₁₄。其中B₁-B₉在橫檔與邊梁交接處附近，B₁₀、B₁₁位于橫檔支架上，B₁₂-B₁₄分別在左側(cè)前、中、后邊框中部下側(cè)面。

根據(jù)靜態(tài)應(yīng)變測(cè)量的結(jié)果，從上述61個(gè)測(cè)點(diǎn)中選擇了以下12個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試。即Z₈、Z₂₃、Z₂₄、Z₂₆、Z₂₇、Z₃₂、Z₃₄、Z₄₅、Z₄₇、H₃、H₅、H₆。

實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

本次試驗(yàn)采用聚航科技生產(chǎn)的JHDY動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，儀器操作簡(jiǎn)單，設(shè)置方便。軟件式操作，測(cè)試數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，自動(dòng)保存，自動(dòng)生成測(cè)試報(bào)告。

應(yīng)力測(cè)試工況

滿(mǎn)載

裝載10噸砂石均勻布置，在平坦的水泥場(chǎng)地上測(cè)量車(chē)架的彎曲應(yīng)力。然后將牽引車(chē)左后輪和右后輪抬高350mm，測(cè)量車(chē)架的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。

超載

裝載15噸砂石均勻布置，并按以上要求做彎曲試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)。

動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試

車(chē)輛在滿(mǎn)載狀態(tài)下，以20km/h速度在較差的砂石路面上行駛，用儀器記錄每個(gè)測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變，計(jì)算出*大應(yīng)力。

應(yīng)力數(shù)據(jù)分析

1. 由靜態(tài)彎曲試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及應(yīng)力分布曲線圖可知，車(chē)架受到靜態(tài)彎曲時(shí)，車(chē)架上、下翼面所產(chǎn)生的應(yīng)變較小，即使在超載情況下，上翼面*大應(yīng)變?yōu)?span style="font-family:微軟雅黑">-392με，下翼面*大應(yīng)變?yōu)?68με，所產(chǎn)生的部位均位于車(chē)架中部。以外*大的彎曲應(yīng)變位于腹板的拐角處Z₂₄點(diǎn)，為829με，其應(yīng)力為182.4MPa。在正常使用條件下，具有足夠的安全系數(shù)，車(chē)架在超載情況下受到靜態(tài)扭轉(zhuǎn)時(shí)，車(chē)架上翼面產(chǎn)生的*大應(yīng)力為-186.8MPa，車(chē)架下翼面產(chǎn)生的*大應(yīng)力為177.8MPa，其位置與彎曲相同。同樣，在腹板的拐角處產(chǎn)生的*大應(yīng)力為279.0MPa。此外，與彎曲不同之處是Z₃₅測(cè)點(diǎn)，扭曲時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力（-188.8MPa）。這是因?yàn)閆₃₅除了承受彎曲變形外，當(dāng)牽引車(chē)右后輪抬高時(shí)，縱梁左側(cè)的Z₃₅點(diǎn)位于后懸架的前支點(diǎn)處，因此所受的壓應(yīng)力就更大。

因此，在靜態(tài)狀態(tài)下受扭，對(duì)車(chē)架的設(shè)計(jì)，主要注意腹板的拐角處、車(chē)架的中部和后懸架的前支點(diǎn)處。這些問(wèn)題都可通過(guò)選擇結(jié)構(gòu)形式和改變結(jié)構(gòu)尺寸來(lái)解決。

2. 除*一橫梁外，其余橫梁均承受著很高的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，其中H_5*大應(yīng)力為620.8MPa。已接近了材料的強(qiáng)度限值。因此，該半掛車(chē)抗扭強(qiáng)度較差。在設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)橫梁的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。

3. 根據(jù)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果可知，半掛車(chē)*大動(dòng)應(yīng)力點(diǎn)也是縱梁上*大靜應(yīng)力點(diǎn)Z₂₄，動(dòng)態(tài)應(yīng)力為122.5MPa。除Z₃₂、Z₃₄、H₃三個(gè)點(diǎn)以外其余均在100MPa左右。因此，由試驗(yàn)結(jié)果可知，該半掛車(chē)在一般的砂石路面上行駛所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力均遠(yuǎn)小于材料的屈服限制。當(dāng)在超載情況下，行駛在凹凸不平的壞路上時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力就很大，導(dǎo)致車(chē)架受損。