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原文传递矿用自卸车车厢优化设计

论文题名：	矿用自卸车车厢优化设计
关键词：	矿用自卸车;车厢设计;有限元模型;加速度;受力分析
摘要：	车厢作为矿用自卸车的重要部件，其刚度和强度等性能直接关乎整车的各项性能和使用寿命，车厢的结构设计尤为重要，车厢的轻量化设计对整车的动力性和燃油经济性等性能有很大的影响。本文将多刚体动力学和有限元分析相结合，对矿用自卸车车厢模型进行结构的设计和优化。基于多刚体动力学仿真分析，得出车厢几种典型极限工况的加速度，并将得到的数据以载荷的形势加载到车厢的有限元模型当中，进行刚度和强度的分析，检验车厢的结构设计是否安全合理。　　根据矿用自卸车的三维模型参数值等，建立整车模型得到几个典型工况下的加速度值。将初始设计的车厢模型进行网格划分，施加约束和载荷并建立载荷步，分析了车厢的几种极限工况下的应力和应变值，在极限工况下车厢的应力值超过了材料的屈服极限，必须对车厢的部分结构进行加固设计，以改善车厢的整体性能。将原始的车厢模型受力较大的部位进行加固，受力较小的部分结构的厚度进行重新布置，通过改进设计得到新的车厢模型，重新划分网格，施加约束和载荷等，进行极限工况下的二次分析计算，经过对比发现，在刚度和强度方面等都有很大程度的提高。为研究新车厢模型的振动特性，避免共振的产生，提取了车厢的前十阶模态，计算了路面不平度引起的激励频率，发动机的怠速状态下的激振频率，同时对与车厢紧密连接的车架进行了模态分析。通过对比发现车厢的前几阶频率值与后三者的频率相差较大，不会引发共振现象。针对矿用自卸车在货物装载的实际工作过程中，由于矿石等货物的冲击，使车厢易发生破坏，故模拟新车厢模型受到货物冲击时，车厢底部的变形和应力值，均符合设计要求，新车厢模型结构设计合理。　　轻量化设计是当前研究的热门领域，本文对新车厢模型进行多目标的优化设计，以底板的横梁等厚度值作为设计变量，以车厢的应力和质量为目标函数，建立车厢的近似模型，采用多目标粒子群优化算法得到质量和应力的pareto解集。通过本文的研究，得到一种可行有效的车厢CAE技术分析方法。这样就形成了有限元分析、多刚体动力学仿真分析以及结构优化设计为一体的分析流程，对矿用自卸车的研发和创新具有很强的指导意义。
作者：	王振兴
专业：	车辆工程
导师：	李伟平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文