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FSC赛车车架结构拓扑设计及轻量化研究
| 论文题名： | FSC赛车车架结构拓扑设计及轻量化研究 |
| 关键词： | 赛车;车架结构;拓扑设计;弯曲刚度 |
| 摘要： | 结构的拓扑设计和轻量化研究，是当今汽车行业设计的主流发展方向。把结构拓扑设计理论和轻量化方法融入到车架设计中，能够得到新形式、轻质量的车架结构。 本文运用连续体拓扑优化设计理论，针对FSC赛车车架进行结构拓扑设计。结合竞赛规则、汽车人机工程学和车架总布置三方面因素，运用结构拓扑设计方法，得到新形式的赛车车架结构。之后，对车架圆管壁厚进行尺寸优化，以使车架在结构合理的前提下获得更低重量。通过强度、刚度、振动模态分析后，车架结构从概念性的层面上升到了具有实际应用价值的层面。纵观设计的总体过程，主要得出以下结论： （1）车架结构拓扑设计方法要应用在设计的初始阶段，相比传统方法，拓扑设计的车架结构，组件数目明显减少，结构工整，不会出现赘余结构，能够合理、有效的利用特定空间。 （2）拓扑设计过程中，增大约束函数值，计算收敛的迭代次数增多，收敛难度加大。通过迭代计算，可以得到车架在不同约束函数下的材料分布云图。说明，结构拓扑设计方法能够应用在赛车车架结构设计中。 （3）通过计算分析，验证车架结构在六种工况下满足强度要求。车架弯曲刚度和扭转刚度均在合理设计值范围内。体现出所建立车架三维模型的合理性。 （4）通过对车架进行轻量化研究，车架重量从最初设计值29.9kg减小到23.4kg，降重幅度达21.7％。相比中北大学现有赛车的车架重量32kg，降重幅度达26.9%。表明，本文所研究内容的有效性。 本文首次把结构拓扑设计法运用到FSC赛车车架结构设计中，具有一定的探索性和创新性。在赛车车架结构拓扑设计和车架轻量化研究过程中，可为赛车车架设计提供参考性。 |
| 作者： | 王振刚 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 杨世文 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中北大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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