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某仓栏半挂车有限元分析及结构优化
| 论文题名： | 某仓栏半挂车有限元分析及结构优化 |
| 关键词： | 货运汽车;半挂车;结构强度;有限元分析;自由模态 |
| 摘要： | 随着我国公路网络的完善和半挂车制造业的不断发展，半挂车运输凭借较高的效费比已经成为了公路货运的主要形式。因此，半挂车的安全性和使用成本受到越来越多的关注，对半挂车的研究也越来越深入。近些年来，有限元分析已经成为汽车结构研究的标准配置，然而在仓栏半挂车车厢方面的应用却寥寥无几。本文以某仓栏半挂车为研究对象，利用有限元软件HyperMesh/OptiStruct对该半挂车进行静力学分析和自由模态分析，校核结构强度、刚度，并分析自由模态的相关参数，然后在静力学分析的基础上进行优化设计。 本研究主要内容包括：⑴结合厂家提供的图纸，利用三维建模软件Pro/E建立该半挂车模型；将创建好的三维几何模型导入有限元软件中，进行抽取中面、几何清理、网格划分、连接关系的创建以及钢板弹簧的等效模拟等，从而得到适合结构分析的有限元模型。⑵对该半挂车进行静力学分析，结合半挂车实际工况和有限元分析的需要，确定边界条件和载荷。在 HyperMesh/OptiStruct中施加弯曲、扭转、紧急制动、转弯四种典型工况下的载荷和约束条件，并进行静力学分析。根据计算结果分析该半挂车在四种典型工况下的变形和应力情况，校核该半挂车车厢、车架的结构强度和刚度，了解到存在零部件材料利用率不高和车厢横梁连接处强度不足的问题。⑶在OptiStruct中对该半挂车进行了自由模态分析，提取了前16阶模态。通过分析固有频率和振型等相关参数，了解到了该半挂车动力学的不足之处。⑷针对车厢横梁连接处强度不足的情况，结合工程技术人员的经验，采用焊接斜支撑的方式加以改进；针对主要零部件应力水平相较于许用应力值有较大安全裕度的情况，利用OptiStruct进行尺寸优化。根据软件输出的优化结果，结合设计经验和委托企业的设计标准，确定最终的优化方案。通过优化设计，解决了半挂车车厢前后上横梁强度不足的问题，并且提高了主要零部件的材料利用率，有效地降低了半挂车的质量。 |
| 作者： | 许佩佩 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 石沛林;王军伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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