重型載貨汽車車架的有限元分析及優(yōu)化.pdf

1、車架是汽車上重要的承載部件，車輛所受到的各種載荷最終都傳遞給車架，因此，車架結(jié)構(gòu)性能的好壞直接關(guān)系到整車設(shè)計(jì)的成敗。隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，對汽車的性能要求越來越高，這使得傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)的要求。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)以及有限元法的飛速發(fā)展為車架的結(jié)構(gòu)性能的計(jì)算分析帶來了新的革命。通過有限元法對車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能分析，在設(shè)計(jì)時(shí)考慮車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，對提高整車的各種性能，降低設(shè)計(jì)與制造成本，增強(qiáng)市場競爭力等都具有十分重要的

2、意義。 本文對車架及其載荷進(jìn)行了適當(dāng)簡化，在有限元軟件Hypermesh中建立了車架的有限元模型，導(dǎo)入有限元分析軟件Nastran中，對車架在扭轉(zhuǎn)、彎曲兩種工況，施加相應(yīng)的邊界條件和載荷條件，進(jìn)行了靜態(tài)響應(yīng)分析，找出了車架結(jié)構(gòu)中的薄弱部位，并對該車架進(jìn)行了靜、動態(tài)電測試驗(yàn)，為有限元分析提供實(shí)踐依據(jù)，并驗(yàn)證有限元模型的精確性。計(jì)算了車架在自由狀態(tài)下的前十階模態(tài)特性，獲得了車架自由狀態(tài)下的固有頻率，并對其振動特性進(jìn)行分析。

3、在車架模態(tài)的基礎(chǔ)上，考慮到車架結(jié)構(gòu)件板厚對其低階模態(tài)頻率的影響時(shí)對主要部件的板厚進(jìn)行了頻率靈敏度分析，以確定各部件板厚對車架低階頻率的影響大小。從而為后面的優(yōu)化設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)變量參數(shù)的選取提供理論依據(jù)。 在靈敏度分析的基礎(chǔ)上，提取對低階模態(tài)頻率影響較大的部件進(jìn)行了優(yōu)化分析。以板厚為設(shè)計(jì)變量，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中可根據(jù)不同的優(yōu)化目的確定不同的目標(biāo)函數(shù)。在了解相關(guān)研究的情況下，文中主要考慮車架的輕量化問題和低階模態(tài)頻率的提高兩方面的優(yōu)化問題。