汽車車架是汽車的核心承載基體,駕駛室、發(fā)動機(jī)、汽車轉(zhuǎn)向與傳動系統(tǒng)、懸架等核心部件均安裝在車架上,同時車架也承受著各部件傳遞給其的力矩與力。汽車車架的工作狀態(tài)極其復(fù)雜,單純依靠簡單數(shù)學(xué)方法無法作出準(zhǔn)確分析,利用有限元法能夠準(zhǔn)確分析汽車的車架靜動態(tài)特性,有限元方法的引入,讓汽車車架的設(shè)計從經(jīng)驗設(shè)計模式轉(zhuǎn)變?yōu)榭茖W(xué)設(shè)計模式。本次研究擬訂引入有限元分析法對某國產(chǎn)貨車車架強(qiáng)度、剛度進(jìn)行靜力學(xué)分析,在此基礎(chǔ)上提出優(yōu)化設(shè)計建議。利用少量三角形單元與四節(jié)點殼單元來實現(xiàn)車架離散化,同時構(gòu)建起相應(yīng)的有限元模型,基于車架結(jié)構(gòu)主要力學(xué)特性來進(jìn)行車架建構(gòu)簡化。本次設(shè)計在構(gòu)建有限元模型時對單元選取、車架結(jié)構(gòu)簡化處理、單元數(shù)量控制、網(wǎng)格布局、單元質(zhì)量檢查、連接方式模擬等問題進(jìn)行充分考慮,另外筆者還對可能影響到有限元分析結(jié)果的各因素進(jìn)行了剖析,具體包括部件連接模擬方法、單元厚度及大小等。通過有限元模擬車架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度,找出車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化對象,并對優(yōu)化后的車架動態(tài)與靜態(tài)性能進(jìn)行評估。本次研究對汽車車架優(yōu)化設(shè)計基本概念、基本方法及構(gòu)建優(yōu)化模型基本原則等內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)闡述,并構(gòu)建起扭轉(zhuǎn)工況下的車架結(jié)構(gòu)殼單元優(yōu)化模型,在最大應(yīng)... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

平板型矩形殼單元示意圖

江蘇大學(xué)工程碩士論文15與三維物體類似，難以進(jìn)行簡化，有限元分析中一般按三維問題處理。在處理如圖2.2所示薄板問題時，薄片載荷可根據(jù)薄片理論分為兩個分量：一個在薄片中間另一個垂直于中部。在中等平面的負(fù)載可以被認(rèn)為是均勻分布在薄片厚度上的，所以這是一個平面應(yīng)力問題，因此這可以根據(jù)平面應(yīng)力問題進(jìn)行解決。而垂直于中面的負(fù)載，可以使得薄板彎曲，這必須用板彎曲理論來解決。薄片橫向剪力所引起的剪切變形與彎曲變形相比微不足道。假定厚度相等的薄片材料為各向同性體，并符合虎克定律。薄片出現(xiàn)屈曲狀況的臨界載荷可以采用中性平衡微分方程的求解得到，也可以通過能量法或者有限元法進(jìn)行解決。薄板的坐標(biāo)和組成部分見圖2.2。圖2.2薄板的坐標(biāo)和應(yīng)力分量計算實際工程的薄板問題時，常采用小撓度理論，并作如下三項基本假設(shè)：（1）薄板具有一定的抗彎剛度，其垂直于中面的撓度w遠(yuǎn)小于其厚度t，忽略彎曲引起的薄膜效應(yīng)；（2）直法線假設(shè)。應(yīng)力分量z、zx和zy遠(yuǎn)小于其余三個應(yīng)力分量x、y和xy，前者引起的應(yīng)變可忽略。因此垂直于中面的直線段，彎曲后仍保持為無伸縮的直線，并垂直于彈性曲面。（3）當(dāng)薄板彎曲時，薄板與中平面每個點的平行于中平面的位移，這是中性層。xy平面的彈性曲面的形狀保持不變。根據(jù)假設(shè)，薄板彎曲問題可以簡化為表面應(yīng)力問題，變形特性可由線性偏微分方程加以描述。與桿件彎曲不同的是，薄板彎曲時的臨界載荷并不反映其斷裂時的載荷，其彎曲后的強(qiáng)度也應(yīng)考慮在內(nèi)。還應(yīng)該考慮到中等平面薄片和平行六面體表面力的平衡條件，圖2-3顯示薄板的中平面應(yīng)力，薄板屈曲的三個平衡方程如下所示：

江蘇大學(xué)工程碩士論文19車架一般是為框架式結(jié)構(gòu)，主要包括加強(qiáng)桿、側(cè)梁與橫梁等部分，在其側(cè)梁上鉚接了大量支座用來各部件安裝，從而實現(xiàn)載重與傳力；加強(qiáng)桿則用來提高車架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，而且還能夠提高車架剛度、強(qiáng)度，也具有一定的傳力與承載作用。對于車架的有限元分析及優(yōu)化總體要求如下：（1）保證強(qiáng)度，在大修里程內(nèi)，各種主要零件不能因為受載而破壞；（2）具有足夠的抗彎強(qiáng)度，10mm為其最大彎曲撓度，超出該值會導(dǎo)致車架變形過大出現(xiàn)早期損壞；（3）扭轉(zhuǎn)剛度必須科學(xué)合適，特備是車架兩端的剛度應(yīng)越大越好，中間剛度則相對較校2.4車架有限元建模方法2.4.1車架結(jié)構(gòu)特點及優(yōu)化設(shè)計要求有限元模型作為仿真模擬的核心內(nèi)容，同時它對于前處理工作也至關(guān)重要，可以說有限元模型的模擬結(jié)果準(zhǔn)確度、求解規(guī)模等均取決于其精度，通過有限元法構(gòu)建車架模型的主要流程如下：簡化模型；構(gòu)建幾何模型；選擇有限元單元；劃分網(wǎng)格等。如下圖2.3所示即為車架有限元模型的詳細(xì)構(gòu)建流程。如何科學(xué)選擇單元來模擬車架結(jié)構(gòu)是整個車架有限元模型建立的重中之重，同時它特是確保模型各單元力學(xué)特性能夠更加接近實際載荷下的力學(xué)特性。圖2.3車架有限元模型的搭建與分析過程2.4.2力學(xué)模型的選擇針對有限元分析而言，其基本思想是將連續(xù)體結(jié)構(gòu)替代為一組離散化單元組

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碩士論文
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本文編號：3300652