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基于拓扑优化方法的商用车车架设计与分析
| 论文题名： | 基于拓扑优化方法的商用车车架设计与分析 |
| 关键词： | 商用车;车架设计;拓扑优化;机械性能 |
| 摘要： | 商用车车架是非承载式汽车（重型商用车）车身的重要部件之一，承受车辆的大部分载荷。车辆在行驶过程中，车架势必要承担由弯曲、扭转等复杂多变载荷所引起的弯矩和剪切力，而且还会承受路面和动力总成（发动机，驱动桥等）的激励而产生振动。其性能会直接影响到车辆整体的质量，因此车架的结构设计就显得非常重要。在很多情况下，设计人员仅靠设计经验对车架进行结构设计，缺乏一种有效的设计方法作为设计标准供设计人员参考。 本文采用拓扑优化设计方法对商用车车架进行概念设计，首先查阅相关文献，了解结构拓扑优化方法的发展历程、基本概念以及国内外发展情况;然后以国内某款商用车车架为优化设计对象，利用Catia建立车架的三维几何模型，在Hypermesh划分网格，定义材料属性，施加载荷和约束条件，建立车架有限元模型;根据车辆行驶中常见的七种典型工况，对车架添加应力约束和体积比约束，对车架进行静态单工况及组合工况拓扑优化设计，得到车架静态组合工况下的拓扑优化结构;然后考虑动态因素对车架性能的影响，将固有频率约束引入到优化设计当中，依照静态工况的设计思路，对车架进行动态工况下的拓扑优化设计，得到动态组合工况下的车架优化结构，并以此为模板，将其整体结构分为四个局部优化区域，根据不同区域的具体敏感工况，对车架进行局部二次拓扑优化设计，最终得到了与实际情况相符合的车架新结构;为了验证车架新结构的性能，在文章的最后利用有限元方法对车架进行验证，利用Hypermesh对车架进行静强度分析，刚度分析以及模态分析，并将分析数据与实验数据作对比，验证了新车架的机械性能与原始车架相比有所提高而且质量减轻了30kg，实现了轻量化设计的目的。 |
| 作者： | 周宏扬 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郭立新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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