某越野車車身結(jié)構(gòu)強度有限元分析與平順性研究學(xué)位論文

1、第1章緒論1某越野車車身結(jié)構(gòu)強度有限元分析與平順性研究碩士學(xué)位論文第1章緒論1.1研究背景及意義汽車這一被人們稱之為“創(chuàng)造時空價值的現(xiàn)代化加速器”的交通工具，正越來越大的改變著人類的社會生活。它的生產(chǎn)能力代表了一個國家制造業(yè)整體發(fā)展水平。而我國汽車工業(yè)經(jīng)過改革開放三十多年的艱難探索，從開始的引進技術(shù)、合資生產(chǎn)到現(xiàn)在擁有自主品牌的國產(chǎn)車。在規(guī)模和品種方面不斷縮小了與世界先進汽車制造業(yè)的差距。但是在科技含量，保護環(huán)境，人文關(guān)懷層面我們和國外

2、先進汽車制造業(yè)還有很大的差距。如何縮短我們新車型的研發(fā)周期；如何保證安全性能的前提下降低企業(yè)成本；如何提高乘客的舒適性及整車的平順性，是亟待解決的難題，也是制約中國汽車行業(yè)發(fā)展的“瓶頸”所在。隨著人們生活水平的提高，汽車已不在是一種奢飾品而走進千家萬戶，成為人們出行所選的重要的交通工具之一。這就使得越來越多的用戶關(guān)注汽車的乘坐舒適性和安全性，因此這兩項指標(biāo)(舒適性、安全性)也成為了現(xiàn)代汽車設(shè)計中兩大焦點問題。車身作為汽車的主要承載部件，

3、它承受著來自道路激勵、載重貨物自重和顛簸慣性載荷等各種力的作用。良好的車身結(jié)構(gòu)是汽車安全性的重要保證。特別是越野車，它經(jīng)常處于極其惡劣的工作環(huán)境，如低溫、低壓、壞路甚至是無路的條件下處行駛。該車所載的儀器設(shè)備需要一個相對穩(wěn)定的環(huán)境。因此，在新車型的設(shè)計階段，對車身結(jié)構(gòu)和整車性能在各種路況下行駛的平順性和通過性是否符合人們的要求，而進行動力學(xué)仿真計算是非常必要的。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，CADCAE技術(shù)在汽車行業(yè)得以廣泛的應(yīng)用，使得對車身這

4、一大型結(jié)構(gòu)的計算成為可能。以國內(nèi)某汽車研制中心所開發(fā)的新型三軸越野車為對象，利用有限元數(shù)值分析技術(shù)和動力學(xué)仿真技術(shù)，解決了手工計算根本無法解決的問題。通過車身建模、動靜態(tài)分析計算，獲得該越野車承載特性和模態(tài)特性的參數(shù)，找出車身強度的薄弱環(huán)節(jié)和危險部位，為結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計和新車型的研究提供了理論依第1章緒論3計[7]。總而言之，國內(nèi)對客車和轎車車身結(jié)構(gòu)強度和剛度的分析已做了大量工作，取得了可喜的成績，但是對越野車的車身安全性的研究卻做的很少

5、。另外由于軟硬件對模型規(guī)模的限制，模型的網(wǎng)格細(xì)化程度不夠，因而結(jié)構(gòu)的剛度特別是強度的計算結(jié)果還比較粗略，與工程實際結(jié)果有一定的差距。1.2.2國外車身研究現(xiàn)狀70年代以來，隨著高速大容量計算機的出現(xiàn)和美國宇航局結(jié)構(gòu)分析程序NASTRAN的成功開發(fā)，美國幾家大的汽車公司開始了汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計的革命，運用有限元技術(shù)對車身結(jié)構(gòu)進行靜、動態(tài)分析。福特公司在當(dāng)時采用了NASTRAN軟件中的板、梁單元模擬車身，對其進行靜態(tài)分析，從而找到了車身結(jié)構(gòu)的高應(yīng)

6、力區(qū)，并對其結(jié)構(gòu)進行改進。日本五十菱汽車公司在80年代末已將有限元技術(shù)應(yīng)用到車身設(shè)計的各個階段，從最初設(shè)計階段的粗略模型到設(shè)計中、后期的細(xì)化模型，分析的范圍包括強度、剛度、振動、疲勞及形貌和質(zhì)量的優(yōu)化。豐田中央研究所（ToyotaCentralR&DLabs.Inc.）與密歇根大學(xué)（UniversityofMichigan）總結(jié)了車身設(shè)計的特點，提出了車身結(jié)構(gòu)分析的理念。他們利用CAE分析平臺，可以實現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)的非線性分析、簡化梁結(jié)構(gòu)的

7、強度和剛度的分析，以及局部車身的振動和噪聲分析等。[8][9]福特汽車公司的相關(guān)設(shè)計人員進行了車身有限元模型和概念模型的彎曲剛度、低階模態(tài)頻率分析。[10]A.Beevers和S.M.Steidler以某客車為研究對象，利用BEAM梁單元建立車身骨架有限元模型，在車身骨架上相應(yīng)約束位置創(chuàng)建邊界條件和根據(jù)作用力的分布施加載荷，對客車車身進行了水平彎曲、緊急制動、極限扭轉(zhuǎn)和急轉(zhuǎn)彎四種工況的分析計算。得出了車身結(jié)構(gòu)強度和剛度薄弱環(huán)節(jié)。在此基礎(chǔ)