本文關(guān)鍵詞：重型特種車車架強度分析及其輕量化問題研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文首先論述了國內(nèi)外車輛結(jié)構(gòu)輕量化研究的現(xiàn)狀,分析了車輛結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)的發(fā)展趨勢,探討了國內(nèi)研究的不足和差距,提出了應(yīng)用有限元技術(shù)和現(xiàn)代優(yōu)化方法對車架結(jié)構(gòu)進行分析和優(yōu)化,以達到改進結(jié)構(gòu)、降低自重的目的。 接下來結(jié)合課題研究需要分析了某重型專用車的結(jié)構(gòu)特點,建立了車架的全板殼有限元計算模型以及能正確反映力學特征和運動關(guān)系的平衡懸架有限元計算模型。在對車架進行全面分析之前,按照委托方的要求對平衡懸架的使用性能,包括平衡性和通過性,進行了校核。其中,對懸架的運動分析,提出了能夠完全考慮車架和懸架彈性變形的校核方法,與傳統(tǒng)的圖解法相比,此方法雖然復雜性相對較高,但結(jié)果更加可靠和準確。 根據(jù)該車的實際使用狀況,確定多個計算工況對車架進行了有限元計算分析,求得了各工況下車架的應(yīng)力水平、應(yīng)力分布和變形情況,對車架的承載能力給出了定量的分析,為車架的設(shè)計和改進提供了參考和依據(jù),對提高企業(yè)的設(shè)計水平提供了方法,也為同類產(chǎn)品的設(shè)計提供了借鑒。 針對車架結(jié)構(gòu)某些局部較嚴重的應(yīng)力集中現(xiàn)象,對局部進行了改進設(shè)計,有效降低了局部的高應(yīng)力,使局部結(jié)構(gòu)更為合理,同時,局部結(jié)構(gòu)的改進對車架整體不產(chǎn)生明顯影響。 采用有限元法結(jié)合數(shù)學規(guī)劃法對車架進行了輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。首先在不改變車架拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,以強度條件為約束,對車架縱梁截面尺寸進行了優(yōu)化,優(yōu)化完成后在對車架的剛度進行校核。優(yōu)化結(jié)果表明,在保持與原車架基本相同的強度和剛度水平下,降低車架自重約12.94%,取得了不錯的輕量化效果。 針對車架在彎扭工況下,扭轉(zhuǎn)變形前后不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象,在保證車架自重不增加的條件下,對橫梁的安裝位置進行了拓撲優(yōu)化,使得車架前部的扭轉(zhuǎn)剛度大幅提高,車架整體的扭轉(zhuǎn)變形趨于協(xié)調(diào),同時由于扭轉(zhuǎn)變形趨于協(xié)調(diào),使得車架的應(yīng)力水平也有一定程度的降低。拓撲優(yōu)化提供了進一步降低車架自重的空間,在車架最優(yōu)拓撲結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再對縱梁截面尺寸進行優(yōu)化,最終得到的車架結(jié)構(gòu)在滿足強度剛度要求的前提下,材料利用率得到了提高,與原結(jié)構(gòu)相比,質(zhì)量減少20.23%,取得了很好的輕量化效果。 本文的研究不僅為車架和懸架的一般設(shè)計提供了參考和依據(jù),解決了企業(yè)的實際問題,同時對車架的優(yōu)化設(shè)計提供了新的思路和可行的具體路線,為同類研究提供了良好的借鑒。
【關(guān)鍵詞】：車架 有限元 輕量化 優(yōu)化 拓撲
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：U463.32
【目錄】：

• 第1章 引言7-14
• 1．1 課題背景7
• 1．2 研究的目的和意義7-8
• 1．3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-12
• 1．4 研究內(nèi)容12-14
• 第2章 車架有限元分析基本方法14-25
• 2．1 有限元基本思想14-16
• 2．2 空間梁單元在車架有限元分析中的應(yīng)用16-21
• 2．2．1 梁單元簡介17-19
• 2．2．1．1 BEAM4單元17-18
• 2．2．1．2 BEAM24單元18
• 2．2．1．3 BEAM188單元18-19
• 2．2．2 基于空間梁單元車架有限元計算模型的特點19-21
• 2．3 板殼單元在車架有限元分析中的應(yīng)用21-23
• 2．3．1 板殼單元簡介21-23
• 2．3．1．1 SHELL63單元21-22
• 2．3．1．2 SHELL93單元22-23
• 2．3．2 基于板殼單元車架有限元計算模型的特點23
• 2．4 其它單元在車架有限元分析中的應(yīng)用23-25
• 第3章 鉆修井機有限元計算模型的建立25-37
• 3．1 車架及懸架的結(jié)構(gòu)特點25-26
• 3．2 平衡懸架改進方案26-27
• 3．3 力學模型建立27-31
• 3．3．1 舉升機構(gòu)反力的計算27-29
• 3．3．2 車架懸架力學模型29-31
• 3．4 有限元計算模型的建立31-37
• 3．4．1 方案的確定和軟硬件平臺的確定31-32
• 3．4．2 幾何模型的建立32-34
• 3．4．3 單元的選擇及網(wǎng)格劃分34-35
• 3．4．4 載荷和約束的處理35-37
• 第4章 鉆修井機有限元計算結(jié)果分析37-47
• 4．1 模型約束及懸架平衡性檢驗37
• 4．2 平衡臂的強度校核37-38
• 4．3 整車通過性的校核38
• 4．4 彎曲工況結(jié)果分析38-40
• 4．5 彎扭一工況結(jié)果分析40-42
• 4．6 彎扭二工況結(jié)果分析42-43
• 4．7 舉升工況結(jié)果分析43-44
• 4．8 局部結(jié)構(gòu)改進設(shè)計44-47
• 4．8．1 縱橫梁接頭的改進45
• 4．8．2 加強腹板的改進45-46
• 4．8．3 井架支撐盒的改進46-47
• 第5章 車架輕量化研究的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法47-57
• 5．1 輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型47
• 5．2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的分類47-50
• 5．2．1 截面尺寸優(yōu)化47-48
• 5．2．2 形狀優(yōu)化48-49
• 5．2．2．1 桿系結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化48
• 5．2．2．2 連續(xù)結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化48-49
• 5．2．3 拓撲優(yōu)化49-50
• 5．2．3．1 離散結(jié)構(gòu)的拓撲優(yōu)化49
• 5．2．3．2 連續(xù)結(jié)構(gòu)的形狀優(yōu)化49-50
• 5．3 優(yōu)化算法50-57
• 5．3．1 最優(yōu)準則法50-51
• 5．3．2 數(shù)學規(guī)劃法51-54
• 5．3．2．1 隨機試驗法51-52
• 5．3．2．2 牛頓法及阻尼牛頓法52
• 5．3．2．3 共軛方向法52-53
• 5．3．2．4 罰函數(shù)法53-54
• 5．3．2．5 增廣拉格朗日乘子法54
• 5．3．3 仿生學方法54-55
• 5．3．3．1 遺傳算法55
• 5．3．3．2 模擬退火法55
• 5．3．3．3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法55
• 5．3．4 優(yōu)化算法的選擇55-57
• 第6章 車架輕量化設(shè)計的實現(xiàn)57-68
• 6．1 ANSYS軟件中優(yōu)化設(shè)計的實現(xiàn)方案57-58
• 6．1．1 Design Opt優(yōu)化模塊57-58
• 6．1．2 DesignXplorer VT模塊58
• 6．1．3 Topological Opt模塊58
• 6．2 車架尺寸優(yōu)化設(shè)計過程58-61
• 6．2．1 設(shè)計變量的選擇58-59
• 6．2．2 狀態(tài)變量的選擇59
• 6．2．3 目標函數(shù)的選擇59
• 6．2．4 優(yōu)化方法的選擇59-60
• 6．2．5 尺寸優(yōu)化結(jié)果60-61
• 6．3 車架拓撲優(yōu)化設(shè)計過程61-68
• 6．3．1 基結(jié)構(gòu)的確定62
• 6．3．2 拓撲優(yōu)化策略62-63
• 6．3．3 優(yōu)化方法的選擇63
• 6．3．4 拓撲優(yōu)化結(jié)果63-65
• 6．3．5 后續(xù)尺寸優(yōu)化65-68
• 第7章 總結(jié)與展望68-70
• 7．1 論文總結(jié)68-69
• 7．2 研究展望69-70
• 參考文獻70-74
• 研究論文情況74-75
• 致謝75

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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3 司景萍;田鳳霞;韓璐;萬方軍;陳有余;;有限元法在自卸車副車架強度分析中的應(yīng)用[J];煤礦機械;2010年08期

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5 張蕾;王偉;;基于有限元法的自卸車車架分析[J];公路與汽運;2011年03期

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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  本文關(guān)鍵詞：重型特種車車架強度分析及其輕量化問題研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：343335