人力清掃在我國非主干道的清潔作業中占主體，這種作業方式清掃效率低并且浪費了大量人力。隨著太陽能技術的發展，小型自動太陽能清潔車已經在一些城市得到良好應用。太陽能清潔車依賴車頂部太陽能板獲得太陽能，完成路面清掃、垃圾回收及垃圾運輸作業。
      某型號太陽能清潔車結構，如圖所示。考慮太陽能板與蓄電池的效率，應盡可能減輕車體重量。車架是太陽能清潔車的主要承載部件，工作中支承清潔車各部件的重量且要承受地面傳來的反作用力。因此，車架在輕量化的同時應保進行詳細的強度分析。
      太陽能驅動清潔車車架為復合框架結構，采用薄鋼板焊接而成。在利用有限元法進行車架強度分析時，國內目前多用節點共用或beam單元模擬焊點，國外有利用傘狀焊點模型模擬焊點的案例。利用CATIA對車架進行三維建模，采用HyperMesh對車架進行網格劃分，利用節點共用及CWELD單元模擬焊點的形式建立兩種有限元模型進行強度分析，對比計算結果，校核車架強度。
      數模的建立主要利用CATIA中Part模塊進行建模，Product模塊進行模型裝配。經分析，車架由多個橫梁、縱梁焊接連接而成，為了便于在后續有限元分析中建立不同連接形式，在建模時將各橫梁及縱梁分別建成為不同的Part，再根據實車裝配位置在product中進行裝配。三維模型，如圖所示。
      在確保有限元分析精度的前提下，為了提高分析計算的效率，在模型導入后需對車架結構作適當的簡化101。主要包括：
      (1)略部分非承載構件，如前車架前側半圓擋圈；
      (2)忽略對車架整體力學性能影響較小的細節，如車架上半徑3mm以下的孔、過渡圓角或倒角等；
      (3)對模型進行理想化狀態假設，假定車架的材料是連續均勻各向同性的完全彈性體。簡化后需要對模型進行幾何清理。
      清潔車車架所用鋼板較薄，采用殼單元進行分析。HyperMesh在網格劃分方面提供了大量的網格劃分工具及網格質量檢查工具。選用2D單元對車架劃分網格，單元類型為shell，殼單元厚度為1.5m。材料為16MnL，彈性模量2.1 xe5MPa，泊松比為0.3，密度為7.8xe6kg/m，
      對于車架這樣的結構，大部分分析采用節點共用的一體化分析方式，即將車架作為一個整體忽略各部分連接細節。作為初步校核，首先采用整體式連接共14428個節點，14135個單元。
      邊界條件是實際工況在有限元模型中的表現形式。它是否符合實際在很大程度上決定了計算結果的精度。
      該太陽能驅動清潔車車架主要承載部件有垃圾斗、垃圾箱及蓄電池。在建立載荷約束時主要針對垃圾斗及垃圾箱滿載情況下的受力進行模擬分析、具體載荷分布，如表所示。
      車輛滿載靜止時的靜強度分析即模擬在滿載狀態下，三輪著地時的狀態。邊界條件如圖中三角處所示：
      (1)約束左右車輪軸承處的X，Y，Z方向的自由度；
      (2)約束后支架后端支撐處的X，Y，Z方向的自由度；
      CWELD焊點模型是由一具有剪切柔性的梁單元構成。梁單元的節點分別位于焊接連接的兩個單元節點上，連接方式，如圖所示。
      焊接單元的節點具有平動和轉動特性，即撓度。和截面轉動角度8°，其值可以通過與之相連的殼單元節點的平動和轉動數值插值得到關系，對于焊接單元，外力即等效到節點在計算焊接節點力時要計算節點的內外力上的外載荷，內力即單元節點力，即單元與節點相連的內力。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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