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原文传递基于Optistruct的某型商用车车架轻量化研究

论文题名：	基于Optistruct的某型商用车车架轻量化研究
关键词：	商用车;车架;有限元分析;灵敏度;轻量化;整车性能
摘要：	由于环境问题和资源紧缺的迫切性，汽车的节能减排受到人们的高度重视，使现代汽车逐步向轻量化、智能化方向发展，汽车轻量化技术已经成为汽车领域国内外学者研究的热点。　　车架是商用车的承载基体和传力构件，直接影响整车性能，其主要作用是承受来自汽车各个总成以及道路行驶过程中，传递到车架的大量冲击和复杂载荷。如何在保证车架使用、安全等性能和成本控制的前提下，将轻量化设计技术、新材料技术、制造工艺三大技术有机结合实现车架的轻量化，成为汽车技术研发的方向。虽然通过采用新的材料的方法可以有效的减轻车辆质量，但是这些新兴材料制造工艺复杂，成本较高，短时间内难在汽车上有所应用，因此轻量化设计技术是目前研究的热点。由于目前轻量化的研究主要集中在车身上，对轿车和客车的车架轻量化研究居多，相对于重型车和专用车的车架轻量化研究还较少，因此对于货车车架轻量化的研究显得尤为重要。本文主要从以下4个方面展开了相关的研究：　　1.车架有限元建模。在Hypermesh软件中对车架进行合理的模型简化，几何清理，选取合适的单元尺寸对车架进行有限元网格划分；使用Beam梁单元与Rigid刚性单元相组合的方式模拟车架部件之间的铆钉及螺栓连接，以Rigid单元模拟车架部件之间的焊接连接，REB3模拟质量点连接，建立该车架总成的有限元模型。　　2.车架静力分析。为了预测车架在使用中的疲劳破坏和承载能力，在Hypermesh软件中对车架进行刚度分析以及在动载、驱动、制动和转向四种工况下的强度分析，在Hyperview中进行结果处理，得到车架的刚度和四种工况下强度的变形图和应力图，并分析车架的变形和应力状况，找出最大应力和最大变形点。通过计算车架的弯曲刚度和扭转刚度以及安全系数，以此评价车架的静力特性。结果表明，该货车车架的强度、刚度满足使用要求，具有轻量化潜力。　　3.车架模态分析与试验验证。基于车架有限元模型，通过车架自由模态分析，可以得出车架结构的固有频率以及固有振型，通过对车架进行实车试验得出的结果与数值分析模态结果对比分析，可以为防止车架在随机路面激励和发动机激励输入的情况下引起车架共振提供理论依据，为后续车架的优化设计提供了可靠的参考依据。　　4.基于CAE技术的车架轻量化设计。车架结构尺寸优化目的是为了获得最佳的板厚组合，本文先对车架结构进行了车架的灵敏度分析，研究各板厚对响应变量的影响程度，选取了一些灵敏度大的板厚变量作为尺寸优化设计变量，设定目标函数和约束条件，建立尺寸优化设计数学模型，对车架进行尺寸优化；再对车架结构优化设计方案进行强度、模态刚度校核验证。分析结果表明，车架在满足性能约束的前提下，尺寸优化后的车架较之原车架质量减轻了8.25％，调整为常用钢材板厚的车架较之原始车架质量减轻了4.22%，实现了车架的轻量化，说明本文提供的车架轻量化思路是可行的，对今后车架设计、优化有一定的参考意义。
作者：	邓莉平
专业：	车辆工程
导师：	徐延海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西华大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文