一种公路重大件货物运输挂车主纵梁安全分析方法技术

本发明专利技术公开了一种公路重大件货物运输挂车主纵梁安全分析方法，包括步骤：大件货物运输轴线车主梁受力静不定力学分析；单一形式力作用下变刚度悬臂梁任意位置扰度；单一形式力作用下变刚度简支梁任意位置扰度；单一形式力作用下车架任意位置挠度；求车架任意位置剪切力、弯矩及挠度；车架最佳支撑及加强梁设置。在本发明专利技术的优点在于：精确计算车架纵梁各点所受弯矩、剪力及挠度，验证了其安全性并在计算出的具体数据的支持下提出了货物支架设定以及车架强度加强位置及大小的方法。

A safety analysis method for main longitudinal beam of heavy truck trailer on Highway

The invention discloses a safety analysis method for main longitudinal beam of heavy cargo transport trailer, including the static and unsteady mechanical analysis of the main beam of a large cargo transport axis, the arbitrary position disturbance of a cantilever beam with a variable stiffness under a single form force; a single form of force acting at any position of a simple supported beam; The deflection of the frame at any position under the action of form force; the shear force, bending moment and deflection at any position of the frame; the best supporting and strengthening beam setting of the frame. The advantages of the invention are: to accurately calculate the bending moment, shear and deflection of the frame of the frame, and to verify its safety and to put forward the method of setting up the cargo support and strengthening the strength of the frame and the size of the frame under the support of the calculated data.

【技术实现步骤摘要】
一种公路重大件货物运输挂车主纵梁安全分析方法
本专利技术涉及交通运输安全
，特别涉及一种公路重大件货物运输挂车主纵梁安全分析方法。
技术介绍
重大件货物运输对国家重大项目建设起着非常重要的作用，在重大件货物运输过程中，需要保障重大件货物的运输安全，而挂车纵梁强度在装货后是否可靠是重大件货物运输安全的重要内容。传统的挂车纵梁强度校核方法，是根据使用手册中提供的支点位置——承载力曲线，找出支点位置允许承载力，以实际支撑力是否小于允许承载力进行校核[1]。该支点位置——承载力曲线，是挂车制造商以挂车沿纵中对称布置的两个受力支点，且两个点受力相等为条件，计算出的不同支点位置下的允许承载力。该方法计算简单，运用方便，但如果货物两个支点位置不对称，或力不相等，或支点数量多于两个时，与该方法依据的条件不相符合，无法采用此方法；而且当挂车轴数与资料中曲线对应的挂车轴数不相同时也无法采用，但在实际应用中，这两种情况都大量存在。另一种方法是材料强度校核法，从挂车主纵梁的受力情况看，挂车主纵梁主要承受车架悬架向上的支撑力和货物支点向下的压力，是典型的支撑梁梁式构件。由于大件货物质量大、外形尺寸大，往往有多个货物支点，所以，挂车主纵梁的受力属于支撑梁的静不定力学问题。静不定力学问题求解复杂，因而，大多数实际应用中，假定各货物支点受力相等，以此相等的力为条件来验证车架主纵梁强度，显然，此种方法得到的结果不可靠。同时，在实际应用中，当纵梁强度不够时，需要为纵梁添加加强梁，添加后可将纵梁看作是一种沿纵向截面惯性矩变化的支撑梁，这更加大了纵梁强度分析的难度。对梁的静不定力学分析，文献[2-3]采用有限元法，基于敏度分析研究了不同模量桁架的内力；文献[4]给出一般杆系结构节点位移的余弦函数计算方法；文献[5]针对多杆汇交问题，利用杆件变形的几何关系补充变形协调方程研究了基于位移法的运算方法；文献[6]基于矢量分析法研究计算了节点位移；文献[7]采用速度投影法研究计算静定和静不定杆系统结构中节点位移；文献[8]采用纯数学运算研究了超静定桁架中建立变形几何方程的解析法；文献[9-10]采用微分解析法研究了超静定桁架变形协调方程。以上文献未考虑梁的截面可变的情形。考虑梁的截面可变的情况下，文献[12]提出了采用了三弯矩方程分析梁的受力，进而计算挂车主纵梁各点所受应力、弯矩，文献[1]将这种方法运用到了挂车纵向强度校核中，但此方法需要计算各跨在跨内荷载作用下的弯矩图面积，计算挠度时将挂车主梁的折算弯矩图作为共轭梁计算方法中虚梁的虚载荷分布图，求出与实际梁各受力点坐标对应的两个相邻坐标间的虚分布荷载小面积和重心位置，再算出截面变形量，其弯矩图多为不规则图形，其面积计算起来比较繁琐，该方法求解过程较复杂，计算量较大。参考文献：[1]肖建英.公路大件运输技术[M].人民交通出版社股份有限公司,2015:74-78；[2]张晓月.基于敏度分析的不同模量桁架正反问题求解[D].大连:大连理工大学工程力学系,2008:1-35；[3]杨海天,张晓月,何宜谦.基于敏度分析的拉压不同模量桁架问题的数值分析[J].计算力学学报,2011,28(2):237-242；[4]姚顺忠.一般杆系结构节点位移计算方法的探讨[J].西南林学院学报,2002,22(1):61-63；[5]陈平,陈国良,杨绪普.载荷作用下多杆汇交问题的通解[J].力学与实践,2014,36(3):348-350；[6]冯贤桂.结点位移计算的一种简单方法[J].力学与实践,2002,24(1):49-50；[7]朱伊德.静定和静不定杆系结构中节点位移的一种计算方法[J].上海应用技术学院学报,2007,7(1):33-35；[8]倪尔有.超静定桁架中建立变形几何方程的解析法[J].鞍山钢铁学院学报,1991,14(3):56-59；[9]边文凤,董正筑.超静定桁架变形协调方程的新方法[J].计算力学学报,2002,19(2):250-252；[10]高金华.利用微分方法推导静不定桁架变形协调方程[J].力学与实践,1998,20(5):67-68；[11]范钦珊，王晶.材料力学[M].北京:中国铁道出版社,2016.06:139-140；[12]刘光好.对连续梁三弯矩方程证明、表达式及其分解的认识[J].工程力学杂志,2003:262-265。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的缺陷，提供了一种公路重大件货物运输挂车主纵梁安全分析方法，能有效的解决上述现有技术存在的问题。为了实现以上专利技术目的，本专利技术采取的技术方案如下：一种公路重大件货物运输挂车主纵梁安全分析方法，包括以下步骤：步骤1，大件货物运输轴线车主梁受力静不定力学分析；以车货整体为研究对象，设各液压轴支撑力分别为：Fj(j＝1,2,…,N)，若轴线车三点支撑编组采用两点在前，轴数为I，一点在后，轴数为J，I+J＝N，则建立如下方程组以求出各液压轴支撑力：式中货物重量为G，货物重心距离车架前端距离为Lg，车架重量为Gf，车架长度为L。轴线车各轴距轴线车前端距离为Xj(j＝1,2,…,N)，N为液压支撑轴数。若三点支撑采用一点在前，其轴数为I，两点在后，其轴数为J,计算公式相同。步骤2，单一形式力作用下变刚度悬臂梁任意位置扰度；设x是悬臂梁长度，EI是悬臂梁弯曲刚度；单位集中载荷在自由端处引起的挠度f、转角θ计算公式分别为：单位力矩在自由端处引起的挠度f、转角θ计算公式分别为：单位均布力引起的在自由端处挠度f、转角θ计算公式分别为：对于变刚度悬臂梁，设x表示悬臂梁上距固定端距离，y表示集中力作用在悬臂梁位置距固定端的距离，设数组z[0～H]为变刚度悬臂梁各段刚度起始位置，悬臂梁z[i-1]与z[i]段对应刚度为EI[i]，则在单位集中载荷作用下，悬臂梁上距固定端距离x处的转角θFx可采用以下公式算出：设x位于变刚度悬臂梁第k段，若x≤y，有：其中：θ′Fi为第i段悬臂梁末端相对该段始端转角，有：θ′Fi＝θ′Fi(Mi)+θ′Fi(F)，θ′Fi(Mi)为第i段悬臂梁末端截面弯矩引起的末端相对该段始端转角，θ′Fi(F)为第i段悬臂梁末端截面集中力引起的末端相对该段始端转角，θ′Fx为x处相对第k段悬臂梁始端转角，有若x>y，有：θFx＝θFy；在单位集中载荷作用下，悬臂梁上距固定端距离x处的挠度fFx可采用以下公式算出：设x位于变刚度悬臂梁第k段，若x≤y，有：其中：f′Fi为第i段悬臂梁末端相对该段始端挠度，有：f′Fi(Mi)为第i段悬臂梁末端截面弯矩引起的末端相对该段始端挠度，f′Fi(F)为第i段悬臂梁末端截面集中力引起的末端相对该段始端挠度，为第i段始端转角引起的i段挠度。f′Fx为x处相对第k段悬臂梁始端挠度，有为x处截面弯矩引起的相对k段始端挠度，f′Fx(F)为x处截面集中力引起的相对k段始端挠度，为第k段始端转角引起的x处挠度。若x>y，有：fFx＝fFy+θFy(x-y)。变刚度悬臂梁受到均布载荷作用，悬臂梁长度l，则在单位均布载荷作用下，悬臂梁上距固定端距离x处的转角θqx，采用以下公式得出：其中，θ′qi为第i段悬臂梁末端相对该段始端转角，有：θ′qi＝θ′qi(q)+θ′q本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种公路重大件货物运输挂车主纵梁安全分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，大件货物运输轴线车主梁受力静不定力学分析；以车货整体为研究对象，设各液压轴支撑力分别为：Fj(j＝1,2,…,N)，若轴线车三点支撑编组采用两点在前，轴数为I，一点在后，轴数为J，I+J＝N，则建立如下方程组以求出各液压轴支撑力：

【技术特征摘要】
1.一种公路重大件货物运输挂车主纵梁安全分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，大件货物运输轴线车主梁受力静不定力学分析；以车货整体为研究对象，设各液压轴支撑力分别为：Fj(j＝1,2,…,N)，若轴线车三点支撑编组采用两点在前，轴数为I，一点在后，轴数为J，I+J＝N，则建立如下方程组以求出各液压轴支撑力：式中货物重量为G，货物重心距离车架前端距离为Lg，车架重量为Gf，车架长度为L；轴线车各轴距轴线车前端距离为Xj(j＝1,2,…,N)，N为液压支撑轴数；若三点支撑采用一点在前，其轴数为I，两点在后，其轴数为J,计算公式相同；步骤2，单一形式力作用下变刚度悬臂梁任意位置扰度；设x是悬臂梁长度，EI是悬臂梁弯曲刚度；单位集中载荷在自由端处引起的挠度f、转角θ计算公式分别为：单位力矩在自由端处引起的挠度f、转角θ计算公式分别为：单位均布力引起的在自由端处挠度f、转角θ计算公式分别为：对于变刚度悬臂梁，设x表示悬臂梁上距固定端距离，y表示集中力作用在悬臂梁位置距固定端的距离，设数组z[0～H]为变刚度悬臂梁各段刚度起始位置，悬臂梁z[i-1]与z[i]段对应刚度为EI[i]，则在单位集中载荷作用下，悬臂梁上距固定端距离x处的转角θFx可采用以下公式算出：设x位于变刚度悬臂梁第k段，若x≤y，有：其中：θ′Fi为第i段悬臂梁末端相对该段始端转角，有：θ′Fi＝θ′Fi(Mi)+θ′Fi(F)，θ′Fi(Mi)为第i段悬臂梁末端截面弯矩引起的末端相对该段始端转角，θ′Fi(F)为第i段悬臂梁末端截面集中力引起的末端相对该段始端转角，θ′Fx为x处相对第k段悬臂梁始端转角，有若x>y，有：θFx＝θFy；在单位集中载荷作用下，悬臂梁上距固定端距离x处的挠度fFx可采用以下公式算出：设x位于变刚度悬臂梁第k段，若x≤y，有：其中：fF′i为第i段悬臂梁末端相对该段始端挠度，有：f′Fi(Mi)为第i段悬臂梁末端截面弯矩引起的末端相对该段始端挠度，f′Fi(F)为第i段悬臂梁末端截面集中力引起的末端相对该段始端挠度，为第i段始端转角引起的i段挠度；f′Fx为x处相对第k段悬臂梁始端挠度，有f′Fx(Mx)为x处截面弯矩引起的相对k段始端挠度，f′Fx(F)为x处截面集中力引起的相对k段始端挠度，为第k段始端转角引起的x处挠度；若x>y，有：fFx＝fFy+θFy(x-y)；变刚度悬臂梁受到均布载荷作用，悬臂梁长度l，则在单位均布载荷作用下，悬臂梁上距固定端距离x处的转角θqx，采用以下公式得出：其中，θ′qi为第i段悬臂梁末端相对该段始端转角，有：θ′qi＝θ′qi(q)+θ′qi(Mi)+θ′qi(F)，θ′qi(q)为第i段悬臂梁末端均布力引起的末端相对该段始端转角，θ′qi(Mi)第i段悬臂梁末端截面弯矩引起的末端相对该段始端转角,θ′qi(F)第i段悬臂梁末端截面集中力引起的末端相对该段始端转角，其中，θq′x为x处相对k段始端转角，有：θ′qx＝θ′qx(q)+θ′qx(Mi)+θ′qx(F)，θ′qx(q)为x处相对k段始端均布力引起的相对k段始端转角，θ′qx(Mi)为x处截面弯矩引起的x处相对k段始端转角,θ′qx(F)为x处截面集中力引起的x处相对k段始端转角，在单位均布载荷作用下，悬臂梁上距固定端距离x处的挠度fqx采用以下公式得出：其中，f′qi为第i段悬臂梁末端相对该段始端挠度，有：f′qi(q)为第i段悬臂梁末端均布力引起的末端相对该段始端挠度，f′qi(Mi)第i段悬臂梁末端截面弯矩引起的末端相对该段始端挠度,fq′i(F)第i段悬臂梁末端截面集中力引起的末端相对该段始端挠度，为第i段始端转角引起的i段挠度；f′qx为x处相对第k段悬臂梁始端挠度，有f′qx(q)为为x处均布力引起的相对k段始端挠度，f′Fx(Mx)为x处截面弯矩引起的相对k段始端挠度，f′Fx(F)为x处截面集中力引起的相对k段始端挠度，为第k段始端转角引起的x处挠度；步骤3，单一形式力作用下变刚度简支梁任意位置扰度；求变刚度简支梁变形时，将简支梁转化成悬臂梁，简支梁的一个支座转化为固定端，另一个支座用约束力代替，悬臂梁与原简支梁位置存在一定转角θA，其值由梁在约束力端挠度为零条件计算得出；单位集中载荷作用下，y表示集中力作用在简支梁位置距其左端的距离，l表示简支梁两个支点间的距离，设数组z[0～H]为变刚度悬臂梁各段刚度起始位置，悬臂梁z[i-1]与z[i]段对应刚度为EI[i]，则：则单位集中载荷作用...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾传华，叶斌，
申请(专利权)人：西华大学，四川省大件运输公司，
类型：发明
国别省市：四川,51