基于HyperMesh的高強(qiáng)度車(chē)架輕量化分析研究.pdf

1、如今輕量化技術(shù)越發(fā)成熟，各種輕量化手段被投入到實(shí)際中。其中，越來(lái)越多的新材料被廣泛應(yīng)用到實(shí)際中，從而獲得很大的輕量化空間。而尺寸優(yōu)化技術(shù)作為比較成熟的參數(shù)化優(yōu)化方法，能很好地解決關(guān)于離散優(yōu)化的工程難題。相比于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)更有效率且成本和周期更低。
　　本課題選取某公司提供的貨車(chē)車(chē)架進(jìn)行有限元分析、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及輕量化設(shè)計(jì)。以現(xiàn)階段輕量化的研究現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，并查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)出使用高強(qiáng)度鋼替換原車(chē)架材料后，再使用尺寸優(yōu)化方法

2、對(duì)車(chē)架進(jìn)行輕量化。首先，使用UG同步建模技術(shù)對(duì)車(chē)架的三維實(shí)體模型進(jìn)行幾何清理和間隙檢查，隨后導(dǎo)入HyperMesh軟件經(jīng)過(guò)前處理、網(wǎng)格劃分、創(chuàng)建聯(lián)結(jié)單元和模擬邊界條件，建立了完整的車(chē)架有限元模型。為有限元模型附加Q345的材料屬性以及外載荷和約束，應(yīng)用有限元原理和OptiStruct求解器進(jìn)行靜態(tài)分析，得到車(chē)架的應(yīng)力和位移云圖。由云圖結(jié)果可知滿(mǎn)足車(chē)架的剛強(qiáng)度要求，但Q345的安全系數(shù)不夠高表明其輕量化空間不足。使用高強(qiáng)度雙相鋼DP590

3、代替普通鋼Q345，不僅剛強(qiáng)度更高，而且DP590的安全系數(shù)表明輕量化潛力更大。通過(guò)OptiStruct求解器對(duì)車(chē)架模型進(jìn)行模態(tài)分析，并使用東華測(cè)試公司提供的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證了有限元模型的可靠性。根據(jù)尺寸優(yōu)化理論建立輕量化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)使用不同材料的車(chē)架優(yōu)化計(jì)算。結(jié)果表明在保證車(chē)架剛強(qiáng)度和第二階固有頻率不降低的前提下，使用DP590材料的車(chē)架優(yōu)化效果更好，優(yōu)化后的車(chē)架質(zhì)量比原來(lái)減少了23.4％。即使經(jīng)過(guò)厚度調(diào)整，車(chē)架