随着节能降耗要求的提高，车厢轻量化以及自洁性好成为矿用自卸车主要发展趋势[1-2]。传统的自卸车货箱设计的边角存在死角，在卸货时容易粘箱，卸货不干净；自重较重，结构不够优化。应力集中比较明显。利用ansys对传统车厢进行分析发现弊端比较明显。基于此种情况在传统车厢的基础上开发出U型的结构。并利用ansys对其进行强度校核，观察其应力和强度情况。
1、传统货厢有限元分析
传统货厢也就是平时所见的方型结构，基于传统货箱存在的种种弊端对其进行有限元分析，分析分为两种情况，一种为车辆禁止时货箱的静态分析；另一种为车辆行驶过程中，在转弯、爬坡和刹车时车辆除受货物的静载压力外，还会由于加速度原因承受一定的动载荷作用，一般对动载荷不做单独分析计算，而在静载的基础上乘以动载系数作为计算载荷[3]。由于矿用车行驶速度偏低取动载系数为1.4，为简化货物载荷的描述，假设货物满载时呈现静水压力，载荷大小以装载不同货物的密度表示[4]。MK32-50货箱内部结构尺寸为5632mm×2300mm×1537mm，底板厚度10mm，前板厚度10mm，后板厚度11mm，侧板厚度10mm。
1.1静载
该车厢满载煤粉时（相当于载重19.3t）、静载工况下，不计自重。若车厢采用Q235材料制造，则满载煤粉时安全裕度很高，甚至可以进行减薄。
1.2动载
在静载的前提下乘以动载系数1.4，则车厢在动载工况下相当于载重27.02t。动载工况下车厢各部位最大Mises及位移的仿真计算侧板、后板、底板、前板的最大应力和最大位移分别为42.16MPa、118mm，92.64MPa、118mm，117.88MPa、78mm，67.4MPa、17.4mm。动载工况下车厢的最大应力与位移的分布情况基本上与静载工况下相同，但是由表2可知，各数值均显著增大，最大增加约40％，这样车厢的轻量化有很宽的范围。
2、U型斗设计方案
U型斗自卸车从结构设计上相比传统方型有很大改进。U型货箱通过结构优化，减轻了自重，采用高强板，在保证厢体强度的前提下，板材厚度降低约20%，车厢自重减轻1t左右，有效提高了载质量利用系数。MK32-50的U型货箱内部结构尺寸：5700mm×3066mm×1631mm，底板厚度8mm，前板厚度7mm，后板厚度7mm，侧板厚度10mm。
3、U型斗有限元分析
对U型斗进行有限元的静态和动态的分析，其中的分析方法和传统的方型结构相似，静态结构利用类似于静水压力的方法分析车厢的受力情况，动态分析也同样的在静载的基础上乘以动载系数1.4，载荷的大小同样以货物的密度表示[5-6]。
3.1静载
该车厢满载煤粉时（相当于载重23t）、静载工况下，不计自重。车厢各部位最大Mises及位移的仿真计算结果侧板、后板、底板、前板的最大应力和最大位移分别为240MPa、32mm，180MPa、4.61mm，36.2MPa、1.44mm，63MPa、3.35mm。
3.2动载
在静载的前提下乘以动载系数1.4，则车厢在动载工况下相当于载重32.2t。动载工况下车厢各部位最大Mises及位移的仿真计算结果分析：材料由Q235变为Q345，车厢的强度更高，侧板具有更强的安全性。底板由10mm减为8mm，可减重20％；前板后板由原来的10mm减为7mm，可减重30％，车厢轻量化效果非常明显。
4、经济性对比
经济性对于生产企业和终端用户来说是比较直观和现实的。Q235钢材的市场价格为3400元/t，而Q345的价格约为3850元/t，方型结构的车厢重量为8.3t，U型结构的车厢重量为7.3t。方型结构费用约为28220元，U型结构费用约为28105元。两者相比，费用相差不多，但是综合以后的再生价值U型结构车型优势较大，经济性较强。
5、结论
1）通过对方型和U型结构车厢的应力与经济性对比，U型车厢的优势不仅仅在存货和卸货上方便，而且在结构的可靠性上也比较明显，而且未来的经济性也较强。2）对于U型结构车厢前板采用加强筋以加强前板与侧板之间的连接。3）改用U型结构的车厢，不仅可以改变方型车厢存货的缺点，车厢自重和成本显著下降。而且在计重收费的法规下U型结构的优势尤为明显。
作者：李晓华 单位：内蒙古生力（资源）集团有限责任公司
