一款改装应急指挥车的结构可靠性分析

摘要：针对应急指挥车的功能需求，设计了一个车顶加固平台，通过建模仿真，分析该平台对整车使用过程中可靠性、安全性的影响。先用ANSYS建立整车模型，然后对车顶和车身进行数据加载分析。应力云图结果表明，平台的设计方案是可行的。

关键词：车辆改装；建模仿真；ANSYS

中图分类号：TH122；TN914

0.引言：

地震等自然灾害发生时，应急指挥车可以迅速到达灾害现场，以图像和语音的方式将现场情况反馈到指挥中心，有效提高指挥中心处理紧急事件的能力。目前其在人民防空、公安武警等领域得到广泛应用。文章通过对整车进行建模分析，验证车辆关键部位的承载能力，论证车辆的安全性。

1.性能分析

选用一款硬派SUV作为载车平台，改装成应急机动指挥车。改装过程中，车辆顶部架设一个特制的加固平台，平台上安装卫星天线、移动基站等设备。由于车顶经过改装处理，需验证车顶的重承载性和抗风承载性[1][2]。

1.1承重承载性分析

先对车辆等效建模，然后用ANSYS软件对车顶的承重承载性进行有限元分析[3][4]。分析车顶的受力情况，验证车顶的承重性，分析结果如图2所示。

由图2知，车顶最大应力值发生在车顶与支架相接触的区域[5]，大小为σ1=129.68MPa。车顶结构件选用优质结构钢制成，材料的应力最大许用值为σmax=235MPa。可见，改装后车顶区域应力最大值σ1在结构固定件的应力许用范围内，车顶结构满足承重性要求。

由图3知，车顶的最大应变发生在车顶与支架相接触区域，最大应变值为5.8×10-4。根据胡克定律，车顶变形量为Δ=1.16×10-3mm。可见变形量非常小，不会影响车辆功能的正常使用。

由上述分析知，车辆改装后车顶的承重承载性满足安全性需求。

1.2.抗风承载性分析

车辆车顶加装了卫星天线，增大了整车的风阻面积，因此需要分析车辆的抗风承载性。

行驶过程中风载荷的计算公式为：

F=C·q·Kh·A

式中：C为风力系数；q为基本风压；Kh为高度系数；A为迎风面积[6]。

室外温度15℃，空气密度ρ=1.25kg/m3，车辆行驶等效风速V=5Om/s条件下，取风力系数C=1.0，高度系数Kh=l.0，可以计算出此时车辆的迎风面受力F1（N）=4218.75N；卫星迎风面受力F2（N）=609.38N。将上述两个力加载到车辆模型中进行分析。

图4是等效风速为50m/s时，整车等效模型Mises应力云图。由分析结果知，车顶与支架的连接处应力最大，应力值为σ2=159.24MPa。材料的最大许用应力值为σmax=235MPa，可知改装车辆能够满足八级大风下以100km/h的速度正常行驶。

图5是等效风速为50m/s时，应急指挥车等效模型应变云图，应急指挥车的最大应变发生在迎风区域，最大应变值为7.13×10-4。车体最大变形量为Δ=1.426×10-3mm。变形量非常小。

由上述分析知，改装车辆的抗风承载性满足需求。

2.结束语

改装车辆建模，利用ANSYS软件对车辆改装的关键部位进行承重承载性分析和抗风承载性分析，以验证改装设计方案的可靠性、安全性。仿真结果表明，所提出的设计方案满足车辆的功能需求，符合国家对于车辆改装的安全性规定。

参考文献：

[1].马波.““动中通”卫星通信指挥车”，警察技术[J]，2015.03.07.

[2].王维平.“对应急通信指挥车工程设计若干问题的几点思考”，警察技术[J]，2010.03.07.

[3].周飞.“基于有限元的接触网抗风性分析”，机械管理开发[J]，2012.04.15.

[4].王忠.“基于ANSYS的电压力锅锅体有限元分析与结构优化设计”，机械设计与制造[J]，2012.04.08.

[5].周雄新.“拉杆螺纹在偏载下的应力分析”，机械设计与制造[J]，2012.06.08.

[6].張浩.“风载荷对油管倾倒力矩的计算方法”，长江大学学报（自然版）[J]，2016.12.05.

作者简介：

倪军（1988—）男，汉，安徽合肥人，结构设计工程师，研究方向：机械电子工程.