某車架的有限元分析論文

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1、某車架的有限元分析畢業(yè)論文目錄摘要I1緒論11.1課題背景11.2論文選題的意義11.3有限元法在車架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀21.3.1車架結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析的概述21.3.2車架結(jié)構(gòu)有限元模型的形式21.3.3車架結(jié)構(gòu)有限元分析類型31.3.4有限元法在車架結(jié)構(gòu)分析中存在的問題41.4本文的主要研究內(nèi)容42車架三維模型的建立52.1CATIA軟件的簡介52.1.1關(guān)于CATIA52.1.2關(guān)于CATIAV552.1.3CATIA的主要功能模塊62.2車架草圖的繪制72.3車架零件圖的繪制83車架有限元模型的建立103.1ANSYS軟件的

2、介紹103.1.1ANSYS的發(fā)展概述103.1.2ANSYS的主要特點103.1.3ANSYS的主要功能11353.1.4ANSYS的結(jié)構(gòu)分析文件113.1.5ANSYS單元庫構(gòu)成體系113.1.6ANSYS中的耦合與約束方程123.1.7ANSYS求解器簡介123.2車架有限元計算模型的建立133.3懸架模型的建立164.1車架設(shè)計中應(yīng)用的有限元法194.1.1車架設(shè)計分析概述194.1.2有限元法在汽車車架設(shè)計分析中的應(yīng)用204.2汽車車架的靜力分析204.2.1汽車車架靜力分析的典型工況204.2.2載荷加載的處理214.2

3、.3車架靜力分析過程224.2.4車架結(jié)構(gòu)靜力分析結(jié)果264.2.5車架結(jié)構(gòu)靜力分析結(jié)果評價274.3車架結(jié)構(gòu)模態(tài)分析過程27總結(jié)32參考文獻(xiàn)33致謝3435351緒論計算機(jī)的出現(xiàn)給社會帶來了巨大的改變，同時也為工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制造提供了強(qiáng)有力的工具。要想設(shè)計生產(chǎn)出性能優(yōu)越的汽車，不應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計分析是難以實現(xiàn)的。因此，汽車的各個生產(chǎn)設(shè)計部門都非常重視在設(shè)計過程中采用計算機(jī)技術(shù)。其中，用于車架結(jié)構(gòu)設(shè)計的有限元法是近幾十年發(fā)展起來的新的計算方法和技術(shù)，可以解決以往許多手工計算無法解決的問題，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4、1.1課題背景在汽車行業(yè)中，有限元法廣泛應(yīng)用于汽車總成，包括車架、車身、車橋、離合器、輪胎、殼體等零部件以及駕駛室噪聲的分析，大大提高了汽車的設(shè)計水平。目前，在進(jìn)行汽車車架結(jié)構(gòu)設(shè)計時，設(shè)計人員主要采用的還是傳統(tǒng)的辦法，對車架進(jìn)行簡化的計算，或者由其它部門進(jìn)行有限元分析計算。車架的這種設(shè)計模式會導(dǎo)致車架簡化計算精度不夠精確，為保證強(qiáng)度及剛度要求而使車架的設(shè)計過于安全，造成設(shè)計出的車架結(jié)構(gòu)過重，增加了設(shè)計成本，同時也造成材料的浪費。為了提高車架的設(shè)計水平，必須將車架有限元分析技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計中去。本文以某中型載貨汽車車架為研究對象，對車架

5、結(jié)構(gòu)有限元模型的建立，靜、模態(tài)特性分析以及優(yōu)化等內(nèi)容進(jìn)行初步研究與探討。1.2論文選題的意義隨著現(xiàn)代汽車設(shè)計的要求的日益提高，將有限元法運用于車架設(shè)計已經(jīng)成為必然的趨勢，主要體現(xiàn)在：（1）運用有限元法對初步設(shè)計的車架進(jìn)行輔助分析將大大提高車架開發(fā)、設(shè)計、分析和制造的效率和車架的性能。（2）車架在各種載荷作用下，將發(fā)生彎曲、扭轉(zhuǎn)和整體扭轉(zhuǎn)等變形。傳統(tǒng)的車架設(shè)計方法很難綜合考慮汽車的復(fù)雜受力和變形情況，有限元法正好能夠幫助解決這一問題。（3）利用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，可以得到車架結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。從設(shè)計上避免車架出現(xiàn)共振的現(xiàn)象。35（

6、4）通過對車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，可以減小車架的體積和重量，在保證車架性能的前提下節(jié)省材料，對降低車架的成本具有重要的意義。綜上所述，有限元法已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車設(shè)計的重要工具之一，對于提高汽車產(chǎn)品的質(zhì)量、降低產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)制造成本，提高汽車產(chǎn)品在市場上的競爭能力具有重要意義。1.3有限元法在車架結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀1.3.1車架結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析的概述早期的車架設(shè)計采用設(shè)計和試驗同時進(jìn)行的方法。需要經(jīng)過樣品制造—試驗—修改—再設(shè)計的往復(fù)，這種方式導(dǎo)致整個設(shè)計過程周期長，以及人力、物力和財力資源的嚴(yán)重浪費。隨著設(shè)計經(jīng)驗的累積，人們將計算機(jī)技術(shù)應(yīng)

7、用于車架結(jié)構(gòu)性能的分析及設(shè)計中。初期的車架結(jié)構(gòu)性能計算是通過將車架簡化成單根縱梁，進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。這種計算方法至今還在沿用，顯然滿足不了現(xiàn)代汽車車架結(jié)構(gòu)整體性能的設(shè)計要求。后來提出的車架結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算方法，只能計算純扭轉(zhuǎn)工況，不能考慮車架的實際工況，并且計算比較復(fù)雜，工作量大，在實際運用中有很大的困難。再后來，人們將類比設(shè)計的思想應(yīng)用于車架設(shè)計中。這種設(shè)計方法是以同一類型的成熟樣車為參考來進(jìn)行車架的設(shè)計，目前依然是車架結(jié)構(gòu)初步設(shè)計的主要方法。但是，這種方法可能造成車架各處強(qiáng)度不均勻，某些局部強(qiáng)度較大，產(chǎn)生材料浪費等現(xiàn)象。20世紀(jì)

8、60年代以來，由于電子計算機(jī)的迅速發(fā)展，有限元法在工程上獲得了廣泛應(yīng)用。有限元法不需要對所分析的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，既可以考慮各種計算要求和條件，也可以計算各種工況，而且計算精度較高。1.3.2車架結(jié)構(gòu)有限元模型的形式有限元分析是用一組離散