半挂车是车轴置于车辆重心（当车辆均匀受载时）后面，并且装有可将水平或垂直力传递到牵引车的联结装置的挂车。车轴作为半挂车的一个关键部件，其产品的强度和寿命对整车的可靠性和安全性及整车性能的影响很大，所以对车轴进行疲劳强度有限元分析和优化设计对降低成本、减轻重量、提高经济效益有重大意义。
      有限元分析（FEA）的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解，用有限元法分析静动态强度和结构刚度，是现代设计的必要手段。采用现代有限元结构分析技术，使得半挂车车轴结构分析不再仅凭经验进行，并且可以获得设计的参变量（如车轴的结构形式、构件的几何尺寸及其布置方式等）与结构响应（如输出的应力和位移）之间的某种关系，还可以利用软件提供的可视化技术实时地观察计算分析的结果，而利用这些信息就可以对结构进行优化。
      在建立半挂车车轴模型前，必须根据不同的应用情况进行具体的结构分析，使得轴和安装在轴上的零件均有准确的工作位置，并且轴上的零件应满足一定的装卸和调整要求等。
      半挂车车轴主要分为3段，中间为方轴，两端为圆轴，还包括方轴向圆轴过渡的部分。其左右部分是对称结构，为方便CAD模型及有限元模型的建立，只建立一半模型再由镜像得到全图。将支座与车轴装配起来，这样车轴的变形就可以达到整体弧线的效果，增加两个支座后，两个支座中间的距离为轮距1840 mm。
      将Ansys集成到Pro/E中的方法有多种，利用专用接口将车轴无缝导入Ansys Workbench，这种方法是利用专门接口将这两种软件结合在一起，达到了无缝连接。在模型传递过程中基本没有丢失元素的现象，即使有该类现象,回到Pro/E环境中，找到出现问题的地方，发挥Pro/E软件强大的建模功能，修改模型，然后再导入Ansys中，直至成功，比在Ansys中改动模型消耗时间少。为了准确模拟车轴的试验状态，在左右钢板弹簧安装位置分别设计两个加载块和车轴接触，用于施加载荷，并在轴承部位设计两个支撑块用于对车轴进行约束。在Ansys Workbench中对车轴进行网格划分、网格控制、载荷和边界条件的施加，得到导入Ansys Workbench后的模型如图所示。
      文中所分析的半挂车车轴结构为合金钢结构，参数如下强度极限σb=700 MPa，屈服极限σs=580 MPa。根据中华人民共和国交通行业标准JT/T475-2002：挂车车轴，对D13F101型挂车车轴（最大轴载质量13 t）进行以下性能分析：垂直弯曲刚度：满载轴负荷，每米轮距最大变形量不超过1.50 mm；垂直弯曲静强度：垂直弯曲失效（断裂或严重塑性变形）后备系数Kn≥6；垂直弯曲静强度试验评价指标为Kn=Pn/P其中，Kn为垂直弯曲破坏后备系数，Kn>6时为合格；Pn为垂直弯曲破坏载荷；P为满载轴荷。此时认为屈服极限所对应的负荷为垂直弯曲失效负荷Pn，额定轴负荷为厂定最大轴载质量对应的负荷130 kN，由于力与应力成正比，所以Kn=Pn/P=σs/σmax。
      载荷为13 t时，位移最大为2.8674 mm，最大位移发生在轴中间处，以此向两边逐渐减小。半挂车车轴结构为合金钢结构，材料经过试验测得参数如下强度极限σb=700 MPa，屈服极限σs=580 MPa。
      刚度要求是指构件应有足够的抵抗变形的能力。满载轴负荷130 kN下的最大变形量为2.8674 mm；轮距为1840 mm；则每米轮距的最大变形量为2.8674/1.840=1.55 mm。此车轴基本满足垂直弯曲刚度要求。

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