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某型自卸车车架结构优化与轻量化设计
| 论文题名： | 某型自卸车车架结构优化与轻量化设计 |
| 关键词： | 自卸车;车架结构;轻量化设计;有限元模型 |
| 摘要： | 车架作为自卸车车体及货物的重要支撑部件，其结构的好坏直接影响车辆的使用安全性与载重量。本文以跃进工程车旗下一款4.2m兼用型自卸车车架为研究对象，利用HyperWorks软件对原车架进行静力学分析与模态分析，基于变密度法对原车架进行二维拓扑优化，获得优化后的车架结构，实现结构优化与轻量化，并开展静力学分析、模态分析校核。本文主要研究内容如下： （1）建立原车架的有限元模型，选择弯曲、扭转、制动、转向和举升0°角五种典型工况，施加相应约束，并依据自卸车的各部件重量和额定载质量施加载荷，进行分析求解，得出原车架各工况下的应力与位移分布规律。选择自由模态分析法，对车架进行动态特性研究，分析原车架的结构问题。 （2）建立车架二维拓扑优化模型，以最小车架柔度为目标，体积比为约束，在弯曲、扭转第一、扭转第二、举升0°角四个典型工况下对车架进行二维拓扑优化，分别得到各工况下密度分布图与目标函数迭代过程，获得车架各横梁结构的最佳分布。 （3）依据原车架静力学分析、模态分析和二维拓扑优化分析结果，提出原车架的结构优化与轻量化设计方案，建立优化后车架的三维模型。对优化后车架进行静力学分析和模态分析，得出优化设计分析结果。将优化前后的车架分析结果进行对比，分析优化后车架的强度、刚度、重量等指标设计依据。 结果表明，在保证强度的情况下，优化后车架结构更加合理，总质量减少。举升0°角工况下的最大应力大幅度减少，降低了车架疲劳破坏的风险，第7阶模态频率提升，减少了与地面的共振现象，提升了车架动静态性能，为相关自卸车车架的结构优化与轻量化设计提供了依据。 |
| 作者： | 付江 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 周建忠 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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