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自卸車副車架是為避免車廂貨物對底盤車架(簡稱主車架)產生應力集中而設置的專用裝置，是銜接專用底盤主車架與專用貨廂的重要承載部件，其設計的合理性對整個車輛的使用性能有著極其重要的影響。目前，國內對車架結構的設計大都采用經驗法，這種方法設計周期長，而且投入大，而國外的車輛設計己經廣泛采用CAE技術，可使整車開發過程大為縮短。本文利用大型通用有限元分析軟件ANSYS對某廠生產的重型載貨汽車的副車架進行強度分析，說明有限元分析法在自卸車副車架強度分析中的應用，為CAE軟件在國內專用車設計中的應用做了有益的探索。
該車主車架為邊梁式結構，由左右2根縱梁和7根橫梁組成，俯視呈魚肚形不等寬結構;為使副車架與主車架有較好的連接，副車架與主車架的結構基本相同，為邊梁式，俯視呈魚肚形，由2根縱梁、5根橫梁、后翻轉軸及加強梁和若干加強肋組成，副車架與主車架通過U形螺栓和止推板進行聯接，該自卸車的車架結構如圖所示。實體模型的建立，由于該車副車架的結構比較簡單，大部分為直線形結構，所以采用有限元軟件ANSYS自帶的建模功能對其進行實體建模，在實體建模過程中采用藕合節點自由度的方法模擬該車主、副車架的聯接。考慮到有些細節部分對計算結果影響很小，但卻極大地影響計算速度，所以在建模時，適當的對實體模型做了簡化：①忽略非承載件的影響；②忽略部件上不需特別關注的小圓弧過渡；③認為結構中的焊接是理想焊接；④去除車架上非用于裝配的。(2)有限元模型的建立 有限元模型建立的好壞是有限元計算結果準確與否的關鍵。為了獲得較好的計算精度，本文采用實體單元Solid45建立有限元模型，即在建模時采用計算精度高，模擬能力強的實體單元對副車架進行網格劃分。在劃分網格過程中設定離散副車架幾何模型的單元尺寸為20 mm，離散主車架幾何模型的單元尺寸為40 mm，共劃分約23萬個單元。通過對主副車架疊合面的尺寸控制來處理節點不匹配問題。所建立的有限元模型如圖所示。
因為副車架是分析的重點，主車架是副車架的依附基礎，而懸架和輪胎與主車架連接，并未與副車架直接連接，所以將該車架有限元模型的邊界條件進行處理：在前橋的2個輪胎與地面的接觸點向主車架下表面的投影處設置約束。由于兩后橋之間的距離相比主車架長度很小，且兩后橋采用一個聯合懸架與車輪聯接，所以在兩后橋中心線與主車架下表面的交點處設置約束。
礦用自卸車的工作場所主要是礦山、野外等自然條件惡劣的地方，這些地方道路顛簸，崎嶇不平，或者就根本沒有道路。根據這些實際使用條件，選取純彎曲工況、彎扭聯合工況，以及自卸車卸貨時的關鍵工況(簡稱卸載工況)作為分析對象，來對自卸車的強度進行分析。純彎曲工況：該工況主要模擬自卸車滿載時，在水平路面勻速行駛或者靜止時副車架的受力情況。此時，副車架所承受的載荷主要來自貨廂和貨物等的重力，載荷方向向下，有使副車架在水平方向上產生彎曲變形的趨勢。這是副車架最基本的變形形式，而且在任何工況下都會存在，因此對此工況的分析很有必要。用有限元模型分析車架純彎曲工況時，分別對4個車輪(兩前輪和后兩橋中心線在主車架下表面上的投影處)進行不同的約束，選擇約束左前輪的z方向自由度，約束左前輪和右后輪的X方向的自由度，約束4個車輪的Y方向自由度。按照載荷作用的形式將各總成及駕駛員的質量以集中力的形式施加在副車架的相應位置上，將裝載質量以均布載荷的形式施加在副車架的相應位置上，以設置重力加速度的形式施加車架的自重。
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