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基于有限元方法的工程车辆驾驶室研究
| 论文题名： | 基于有限元方法的工程车辆驾驶室研究 |
| 关键词： | 工程车辆;驾驶室;有限元方法;疲劳寿命 |
| 摘要： | 有限元方法是随着计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法，广泛应用于各个领域中的科学计算、设计、分析中，成功解决了许多复杂的设计和分析问题，已成为工程设计和分析中的重要工具。有限元方法涉及到工程车辆、轿车、车床等多个领域，其中在工程车辆领域，由于我国工程车辆的销量逐年持续增长状态，常因工作条件恶劣导致其驾驶室局部开裂，因此既要保证车辆的质量要求，又不能造价太高，这就使运用有限元方法进行改进设计尤为重要，其中，驾驶室的强度、刚度和疲劳寿命是保证结构安全使用的三个基本要求。 本文针对某工程车辆的驾驶室局部开裂问题展开研究，分析其开裂原因，然后得出疲劳强度不足是导致其开裂的主要因素，最后提出改进方案，并将改进方案与原模型作对比，验证改进方案的可行性，具体的研究内容如下： 首先，通过研究工程车辆驾驶室、白车身和前围的组成部分，描述其在路试时发生的开裂现象，并针对此现象提出可能造成开裂的原因，最终创建查找原因的流程。 其次，通过使用有限元方法的基本原理和主要求解步骤，运用HyperMesh有限元前处理软件，建立了工程车辆驾驶室的有限元模型，在刚度分析理论的基础上下，运用Radioss求解器对驾驶室进行弯曲刚度和扭转刚度计算分析，根据计算结果，绘制左右纵梁测量点的Z向位移变量曲线，根据求得的车身弯曲和扭转刚度值，确定其结构配置的合理性，得出开裂问题非刚度不足造成。 然后，对静力学分析的基本理论进行研究，在原来有限元模型的基础上，完成配重。通过模拟车辆实际工作的情况，对驾驶室进行转弯、制动、冲击工况三种常见工况下的静强度分析，同时将分析结果进行对比分析，得到驾驶室主要零部件的材料安全系数均高于1.0，说明该驾驶室零部件结构设计和所选用材料均满足静强度要求，得出开裂问题非强度不足造成。 最后，研究了疲劳寿命分析的基本理论，结合单位载荷应力场计算结果、材料的S-N曲线和企业提供的比利时路面载荷谱，运用FEMFAT疲劳分析软件对工程车辆驾驶室的疲劳寿命进行预测，分析结果表明驾驶室大部分结构设计满足疲劳寿命要求，只有前围外板A柱拐角处为高周疲劳区域，与开裂位置相符，经过优化改进，疲劳寿命有所提高，表明疲劳寿命分析趋势的正确性，同时验证了改进方案的可行性。 |
| 作者： | 吕若尘 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 任工昌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 陕西科技大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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