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帘布车车架有限元分析及优化设计
| 论文题名： | 帘布车车架有限元分析及优化设计 |
| 关键词： | 车架结构;有限元分析;静态强度;模态分析;结构优化设计;帘布车 |
| 摘要： | 随着国民经济的发展和交通运输体系的全面建立,汽车工业得到了飞速的发展。汽车车架作为整个车辆的核心总成,承受着来自道路和装载等各种复杂载荷的作用,特别是重型载重汽车的使用条件十分恶劣,受力状况非常复杂,为此,车架应该有足够的弯曲刚度,以便使汽车在行驶过程中,确保安装在车架上的相关机构之间的相对位置保持不变;其次,为保证车架有足够的可靠性和使用寿命,车架还应该具有足够的强度。 本文以某汽车公司引进的重型载重汽车帘布车为研究对象,应用有限元技术和现代优化方法对车架结构进行分析和优化,以达到改进结构、降低自重的目的。 本文通过有限元方法对半挂车车架进行不同工况下结构强度和刚度的分析。首先利用CATIA软件建立了车架结构的三维几何模型,并对车架及其载荷进行了适当简化;其次,在有限元软件Hypermesh中建立了车架的有限元模型,并导入有限元分析软件ANSYS,在此基础上施加相应的边界条件和载荷条件,分别计算出该车架在满载弯曲工况、满载扭转工况、紧急制动工况和紧急转弯四种工况下的静态强度结果,并研究了该车架在四种典型工况下的静强度分析和刚度分析,分析结果表明,该车架的应力值小于材料的强度极限,满足设计的要求,但是应力分布不均匀,材料利用率不高,所以经济性比较差;其次,为了克服静态方法的局限性,强调从结构的整体考虑问题,本文还进行了车架的模态分析,计算出该车架结构的固有频率和相应的模态振型,并通过固有频率与振型从整体上考虑车架的局部强度问题;最后,在基于对车架结构的静、动态性能分析与研究的基础上,运用ANSYS软件优化模块,以该车架纵梁和横梁的截面尺寸为设计变量,以车架的总体积为目标函数,建立车架结构参数化模型,对该车架结构进行优化设计,并得到了车架各构件的最优化尺寸,进而减轻了车架的重量,降低了车架的制造成本并节约了原材料。 研究结果表明,可以通过有限元法和ANSYS软件为车架结构静动态特性以及优化设计提供较好的基础理论及方法,为研究整车疲劳、振动和噪声等问题奠定了基础,并可对厂家的生产实践具有指导意义。 |
| 作者： | 李德华 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 曾发林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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