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沙滩车车架结构有限元分析及其轻量化
| 论文题名： | 沙滩车车架结构有限元分析及其轻量化 |
| 关键词： | 沙滩车;车架结构;有限元模型;轻量化设计;应力分布 |
| 摘要： | 沙滩车，又称全地形车，是一种全新概念的新车型，主要用于农业，军事，娱乐休闲等。车架是沙滩车的骨架，其受力情况复杂，不仅要求有足够的强度和刚度，还要求其轻量化，以提高其动力性能。因此，开展沙滩车车架系统强度刚度分析及结构轻量化研究，不仅能够有效地指导新车型的设计开发，缩短新产品开发周期，而且对提高沙滩车企业的市场竞争力等有重要的实际意义。 本文以某款沙滩车车架为研究对象，运用有限元法对它的静、动态性能进行了仿真分析。首先，建立了车架的有限元模型，计算了其自由模态并与实验结果相对比，验证了有限元模型的正确性。然后，结合沙滩车的实际使用情况建立整车有限元模型，并进行了强度刚度分析，得出了车架结构应力分布情况。最后，在对车架结构进行灵敏度分析的基础上，选择合适的部件作为设计变量进行车架的轻量化设计。开展的主要研究工作如下： (1)根据沙滩车车架的二维图纸利用三维建模软件CATIA建立车架的三维模型，然后将三维模型保存为stp类型并导入到有限元前处理软件HyperMesh中去进行有限元网格划分，并建立车架的有限元模型。 (2)利用求解器optistruct对车架进行自由模态计算，并利用实验模态结果验证了有限元模型的可靠性和准确性。 (3)选择沙滩车在实际使用过程中出现的几种典型工况，即分析水平弯曲、极限扭转、紧急刹车和紧急转弯四种工况下车架的应力分布和变形情况，根据车架材料的强度极限值与最大应力值比较确定车架轻量化的余地。 (4)为了有效地减轻车架质量，对车架各部件参数进行灵敏度分析，得出对体积函数影响大的部件参数，以此为设计变量，建立以车架体积为优化目标，以车架强度和刚度为约束条件的优化模型，进行结构几何参数的优化，达到车架结构轻量化的目标。 (5)为了验证轻量化结果的有效性，将优化后的参数修改车架再进行有限元强度刚度校核。 |
| 作者： | 钱益明 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈旭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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