大型货车车架有限元静态特性分析及试验研究

合集下载

重型半挂车车架有限元分析

重型半挂车车架有限元分析作者：北京理工大学林程陈思忠吴志成摘要：本文采用了参数化建模方法建立了60t 重型半挂车车架有限元模型，采用了曲棱四面体等参单元，比传统方法提高了建模效率和可修改性以及计算精度。

文中介绍了车架有限元模型的简化方法和不同工况下的力学模型抽象方法，根据计算结果，改进了结构并进行了验算，最后对有限元计算误差产生的可能原因进行了论述。

关键词：车架半挂车有限元方法参数化建模1 前言泰安专用汽车制造厂开发研制的重型半挂车将承担60t 坦克的运输任务，为了全面了解该半挂车车架在不同工况下的强度和刚度状况，确定应力危险点、进行优化分析等，对其进行了有限元分析。

分析计算利用Pro/Engineer 软件对车架进行了三维实体参数化建模，并将模型导入Ansys 软件中进行边界条件设定、加载、网格划分、计算及后处理。

该方法的优势在于充分发挥了这两种的优势，Pro/Engineer 软件是功能强大的参数化建模软件，可轻易实现三维实体模型的建立和修改；而Ansys 软件是著名的工程分析软件，但在建立象半挂车车架这样复杂的实体模型方面，明显能力不足。

现通过接口程序实现模型传递，将两种软件有机结合起来，取得了很好的效果，具体流程参见图1。

图1 有限元计算流程2 车架参数化建模2.1 车架结构特点分析半挂车车架包括两根纵梁和若干根横梁，皆为厚板和型材组焊而成。

车架前部可通过牵引销连接牵引车，中前部可停放坦克，左右侧分别装有工具箱和备胎等附件，尾部可连接渡板。

表面铺有压花铝板和若干防滑条，下部通过相互串通的空气弹簧连接五个车桥。

车架为对称结构，但受力不对称。

表1 计算中采用的主要半挂车参数2.2 结构简化根据车架的结构与工作特点，在有限元分析计算前将对车架划分实体单元，因此需进行实体建模。

但在实体建模时应充分考虑未来划分单元的密度和质量，必须尽量在不影响精度的前提下对模型进行简化。

简化工作主要包括：(1) 忽略了刚性较差的4mm 压花铝板（平板）(2) 忽略了细长的防滑条进行(3) 对结构中细小的结构（如细小的倒角等）进行简化和忽略在Pro/Engineer 软件中对挂车车架进行参数化建模，装配模型如图2 所示。

车架有限元分析

以ANSYS软件为分析工具对从国外引进的某重型车的车架进行了有限元分析、模态分析和以路面谱为输入的随机振动分析，通过用壳单元离散车架及MPC单元模拟铆打传力建立计算模型，研究该车架静、动态性能，了解该车架的优缺点。

车架是汽车的重要组成部分，在汽车整车设计中占据着重要位置，车架结构设计历来为广大汽车厂商所重视。

本文以某汽车公司从欧洲引进的某重型车车架为研究对象，对该车架结构的动、静态特性进行分析计算，消化、吸收欧洲的先进技术并在此基础上进行自主创新设计。

分析手段主要是通过建立正确的有限元分析模型，对车架进行典型工况的静态分析、模态分析和路面不平度引起的随机振动分析，以此了解车架的静态和动态特性，了解该车架的优越性能及其不足之处，为新车架的改型设计提供依据。

1 有限元分析模型的建立该车架为边梁式，由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成，用铆接或焊接方式将纵梁和横梁联接成坚固的刚性结构，纵梁上有鞍座，其结构如图1所示。

由于车架是由一系列薄壁件组成，有限元模型采用壳单元离散能详细分析车架应力集中问题，可以真实反映车架纵、横梁联接情况，是目前常采用的一种模型。

该车架是多层结构，纵梁断面为槽形，各层间用螺栓或铆钉联接，这种结构与具有连续横截面的车架不同，其力的传递是不连续的。

该车架长7m，宽约0.9 m，包括双层纵梁、横梁、外包梁、背靠梁、鞍座、飞机板、铸铁加强板、发动机安装板、三角支撑板和后轴等部分。

考虑到车架几何模型的复杂性，可在三维CAD软件UG里建立车架的面模型，导人到Hypermesh 软件中进行网格划分等前置处理，然后提交到ANSYS解算。

车架各层之间的铆钉联接，可以用Hypermesh-connectors中的bar单元来模拟铆钉联接，对应的是ANSYS的MPC单元，因车架各层间既有拉压应力，又有剪应力，故MPC的类型应选择Rigid Beam方式。

由于该车是多轴车，为超静定结构，为了得到车架结构的真实应力分布，必须考虑悬挂系统的变形情况。

重型载货汽车车架结构的有限元仿真及优化

优化方案
优化方案
根据有限元仿真结果，针对重型载货汽车车架结构的薄弱环节和潜在问题，提出以下优化方案：
优化方案
1、结构改进：对车架结构进行优化设计，减少不必要的焊接部位，增加结构强度。例如，采用局部加强板或增加加强筋等方式对车架关键部位进行加固。
优化方案
2、材料替换：采用高强度材料替代传统钢材，如铝合金、高强度钢等，以减轻车架重量，提高抗疲劳性能。
优化方案
3、尺寸调整：通过对车架结构的关键部位进行尺寸调整，优化结构布局，提高承载能力。例如，调整横梁和纵梁的长度、宽度和高度等参数，以改善车架的抗弯和抗扭性能。
优化方案
4、增加附件：如加强板、减震器等附件，提高车架的抗载荷能力和减震效果。
优化效果
优化效果
实施上述优化方案后，重型载货汽车车架结构的效果显著。以下是优化效果的几个方面：
结论
结论
本次演示通过对重型载货汽车车架进行有限元分析，了解了车架的应力、应变分布情况，并提出了优化建议。这些建议对于提高车架的承载能力和稳定性具有重要意义。在实践中，可以根据具体需求和条件，综合考虑选择适合的优化措施。有限元分析作为一种有效的数值模拟方法，可以为重型载货汽车车架的设计和优化提供重要参考。
1、结构强度提高：通过结构改进和材料替换，车架的强度得到了显著提高，能够有效应对各种复杂工况下的载荷。
优化效果
2、重量减轻：采用高强度材料和尺寸调整，车架重量得到了显著减轻，从而提高整车的燃油经济性。
优化效果
3、疲劳性能改善：优化后的车架结构具有更好的抗疲劳性能，减少了车辆在使用过程中的断裂等现象。
Байду номын сангаас
参考内容
引言

车架有限元分析

摘要现代汽车绝大多数都有作为整车骨架的车架，车架是整个汽车的基体。

汽车绝大多数部件和总成（如发动机、传动系统、悬架、转向、驾驶室、货箱及有关操纵机构）都是通过车架来固定其位置的。

车架的功用是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内外的各种载荷。

因此，车架的静、动态特性是其结构设计、改进和优化的依据，是确保整车性能优良的关键因素之一。

本文以6470型SUV车架作为研究对象，分析论证了CAD/CAE技术在汽车车架设计中的应用，主要内容如下：（1）选取一个SUV车型，通过查找和测量得到其主要的车型参数。

（2）运用CAD软件Unigraphics（简称UG）建立车架的三维模型。

（3）通过UG软件和ANSYS件的无缝连接将车架的三维模型导入ANSYS软件中。

（4）运用ANSYS软件的强大的有限元分析功能对该车架进行网格划分，施加适当的约束和载荷，对车架进行有限元静态分析，从而校核了该车架的强度和刚度，分析结果，校核该车架的强度和刚度能否满足要求。

在建模和有限元分析过程中，就CAD三维实体的建模方法、有限元理论的数学基础、有限元软件ANSYS、CAD软件与有限元接口技术、有限元分析方法的前期后期处理等方面做了研究工作，为后续工作做了较好的技术准备。

关键词：车架；CAD/CAE；ANSYS；有限元分析；静力分析AbstractMost modern cars are used as vehicle skeleton frame, which is through the matrix. Most parts and assemblies of a vehicle（such as engine, transmission, suspension, steering, cab, containers and related control mechanism and so on）are all over the frame to a fixed location. The function of a vehicle frame is to support the connection parts, and to take from inside and outside the vehicle loads. So, the static and dynamic analysis characteristics of frame is not only the base of its structure design, improvement and optimization, but also one of the key factors to ensure that vehicle performance.Finite element analysis has become an essential technology in the design of vehicle structure. As for compute-intensive and the analysis step，intuitive linear analysis of frame is very difficult. And ANSYS Finite element analysis software program can discrete elements into countless units to facilitate analysis, calculation and optimized results.On this article, 6,470 SUV frame is the objects to be researched to analyze and demonstrate CAD/CAE technique and its application in the design of automobile frame. Mainly as follows:(1) Select a SUV models，Find and measure its main parameters;(2)Establish the three dimensional model of the frame by UG;(3) Import the three dimensional frame model in UG into ANSYS through the seamless connection between UG and ANSYS;(4) Use the powerful finite element analysis for the frame element mesh, impose the appropriate constraints and loads and make the finite element static analysis of frame to check the strength and rigidity of the frame，During the modeling and finite element analysis，a lot of research work about the three-dimension solid modeling method, mathematical basis of finite element theory, interface technology of finite element, late and early processing of finite element analysis method is done, preparing for the follow-up work to be done better.Keywords: Frame, CAD/CAE; ANSYS; Finite Element Analysis; Static Analysis目录摘要 (I)Abstract (II)第1章前言 (1)1.1汽车车架介绍 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3研究意义及目的 (3)第2章软件介绍 (5)2.1 UG简介 (5)2.1.1 UG发展综述 (5)2.1.2 UG软件的优势 (5)2.2 ANSYS简介 (6)2.2.1有限元软件ANSYS发展综述 (6)2.2.2 ANSYS的技术特点 (6)2.2.3 ANSYS的功能 (7)第3章车架的建模 (9)3.1车架结构的简化 (9)3.2实体车架模型的建立 (9)第4章车架的有限元分析 (13)4.1 静力分析基础 (13)4.2车架静力学分析模型的建立 (14)4.3 悬架的模拟 (18)4.4 载荷的处理 (19)4.5车架静力分析工况及约束处理 (20)4.5.1 满载弯曲工况分析 (21)4.5.2 满载扭转工况分析 (26)4.5.3 满载制动工况分析 (29)4．5.4满载转弯工况分析 (30)第5章传统车架计算方法与有限元法比较 (33)第6章论文总结 (37)致谢........................................................ 错误!未定义书签。

基于有限元模型的车架结构静态分析

基于有限元模型的车架结构静态分析【摘要】本文利用大型有限元软件ANSYS对车架在满载扭转、满载弯曲两种工况下的位移与应力情况进行了结构静力学分析，并对计算结果进行了对比分析，发现车架存在局部应力集中的现象。

对此针对性的提出优化方案，并对车架的结构改良提出了可行性建议。

【关键词】车架结构；静态分析；有限元模型1.结构静态分析基础[1][2]农用货车车架一方面要承量，另一方面还要承受汽车行使过程中所产生的各种力和力矩的作用。

因此车架就必须要有足够的强度和刚度来承受作用于其上的各种载荷。

对车架进行强度、刚度分析的同时也是对车架进行优化设计和结构改进的基础。

通过结构强度和刚度的有限元静力分析，可以找到车身在各种工况下各零部件变形和材料应力的最大值以及分布情况。

第四强度理论[3]认为：单元体的均方根剪应力是引起材料屈服破坏的主要因素。

对车架的静态强度校核可以根据第四强度理论，选择V onMiss等效应力来判断车架结构的强度。

ANSYS中静力分析的求解步骤[4]为以下几个步骤：（1）建模，并将其依次转化物理模型、有限元模型；（2）施加载荷、边界条件、求解；（3）结果评价和分析；2.车架静态分析[5]就其载荷形式而言，车架在汽车行驶中所受到的主要载荷有弯曲载荷、扭转载荷等几种。

本文只研究满载弯曲和满载扭转两种工况进行。

本文所研究的车架所使用的材料为16Mn钢，其材料特性如下：弹性模量E=2.07e5MPa、泊松比μ＝0.3、密度＝7.85g/㎝3、抗拉强度为510～660MPa、屈服极限为350MPa。

各载荷所施加的情况为：动力总成重1200kg、驾驶室和乘客重量满载时上1340kg、货物和车厢重，满载时是5820kg、电瓶24.5kg、油箱满载按80kg计算、发动机是175kg以及备胎按25kg计算。

驾驶室和乘客的载荷均布施加到左右两纵梁上的编号为3、13、14、29、39、40的面上；后车厢及货物的载荷均布施加到编号为28、228的面上；发动机载荷均布施加到编号为200、201、202、205、216的面上；油箱载荷均布施加到编号为217、223的面上；电瓶载荷均布施加到编号为229、235的面上；备胎载荷集中施加到编号为20637、20643、22542和22548的节点上。

载重货车车架设计及有限元分析开题报告

关于单体车架，简单的说就是将引擎室、车厢以及行李厢三个空间合而为一，这样的好处除了便于大量生产，模组化的运用也是其中主要的考虑。通过采取模组化生产的共用策略，车厂可以将同一具车架分别使用在数种不同的车款上，这样也可节省不少研发经费。
除了有利于共用，车体车架也可以通过材料的不同来发挥轻量化的特性，铝合金是80年代末期相当热门的一种工业材料，虽然重量比铁轻，但是强度却较差，因此如果要用铝合金制成单体车架，虽然在重量上比起铁制车架更占优势，但是强度却无法达到和铁制车架同样的水准。除非增加更多的铝合金材料，利用更多的用量来弥补强度上的不足。不过这样一来，重量必然会相对增加，而原本出于轻量化考量而采用铝合金材料的动机，当然也就失去了意义。也正因为这个原因，铝合金车架在车坛上并未成为主流，少数高性能跑车或是使用了强度更高的碳纤维，或是用碳纤维结合蜂巢状夹层铝合金的复合材料取代了铝合金。但是要用碳纤维制成单体车架，在制作上相当复杂且费时，成本也相对更高，所以至今仍无法普及到一般市售车上，而仅有少数售价高昂的跑车使用，这些是不可能用在载重货车上的。尽管铝合金车架鲜有车厂使用，不过用钢铁车架搭配铝合金钣件的方式，近年来却受到不少车厂的重视，这样的结构不仅可以保留车架本身的强度，同时也可以通过钣件的铝合金化来取得轻量化效果，在研发成本上自然也不像碳纤维制的单体车架那样昂贵。
载货汽车行驶路况复杂车架在各种载荷作用下，将发生弯曲、偏心扭转和整体扭转等变形。目前国内商用车车架设计开始从原有的单纯经验设计进入优化设计阶段,主要特点是以有限元计算分析等手段辅助设计,在零件试制之前对产品就有了初步判断,可以提前解决相当数量的设计问题,但目前有限元分析还只局限在强度计算方面,寿命计算做的较少再有一点就是目前国内车架的开发很少经过台架强度和寿命试验,而目前国内各汽车生产厂车架台架试验所需的硬件应该没有问题,主要问题缺少参数输入方面的积累。另外,由于目前国内还无法杜绝超载现象的存在,所以我们的车架设计偏于保守。相反,国外商用车车架开发过程中有限元分析应用比较广泛,而且台架试验应用也被大量采用,有比较成熟的车架台架试验经验,比如奥地利斯太尔公司的台架试验现在已经非常成熟,车架总成在通过斯太尔的250小时脉冲台架试验后只需要进行300小时的场地试验,检验连接件的可靠性即可,通过这两项试验,车架的使用寿命可到100万公里,目前BENZ，MAN等公司仍利用斯太尔的试验台进行车架台架试验,它们的车架如果不经过脉冲试验,整车不投产。从材料的使用情况看,目前在节油、轻量化的压力下,国内外重型商用车车架普遍采用了高强度钢板,²S\500Mpa的钢板已经广泛应用从成型工艺方面看,传统的纵梁制造工艺采用大型冲压设备及大型模具冲压成型,一次性生产准备投入大,周期长,柔性化差,精度不高,很难适应产品和市场的变化。而且,随着纵梁所用材料强度等级的不断提高,采用传统制造工艺所需的冲压设备会越来越大,对材料的成型性能要求也高,很难适应发展的需要。所以目前普遍采用的是纵梁滚压成型制造工艺,其特点是:柔性化好,精度高,一次性生产准备投入小。

载重货车车架设计及有限元分析

摘要汽车车架是整个汽车的基体，是汽车设计中一个重要的环节。

车架支撑着发动机离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等所有簧上质量的重要机件，承受着传给它的各种力和力矩。

因此，车架必须要有足够的弯曲刚度，也要有足够的强度，以保证其有足够的可靠性与寿命。

同时，随着现在汽车的发展，载重货车的乘坐舒适性，操控性能也在不断提高，因此车架的设计还应同时兼顾舒适性和操控性。

本文以商用载重货车为研究目标，结合货车的各项参数，对车架进行设计。

确定了车架总成以及纵梁横梁的各项参数。

运用solidworks软件做出了车架的三维模型图。

同时利用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件对车架的四种典型工况做出静力分析，得到各种工况下的变形情况和应力分布情况，同时对车架进行了模态分析。

最后根据分析结果对车架做出优化建议。

关键词: 载重货车；车架；结构设计；有限元分析IABSTRACTThe vehicle frame is the base of the car, is one of the most important parts in the automobile design. Frame supports the engine clutch, transmission, steering gear, non bearing body and the container all spring quality the important parts, bear and pass it on to all kinds of force and moment. Therefore, the frame must have enough bending stiffness, also want to have enough strength, to ensure sufficient reliability and life. At the same time, with now the development of automobile and truck ride comfort, handling performance also continues to increase, so design of the frame should also combine comfort and handling.In this paper, the commercial truck as the research objective, combined with the parameters of the truck, the frame design. Frame assembly and the longitudinal beam parameters were determined. The 3D model chart of the frame was made by SolidWorks software.. At the same time, the finite element analysis software ANSYS Workbench of the frame of four kinds of typical working conditions to make static analysis, obtained under various conditions of deformation and stress distribution, and the modal analysis of the frame. Finally, according to the results of the analysis of the frame to make optimization recommendations.Keywords:Truck； frame；structure design；finite element analysisII目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................... I I 1 绪论 .. (1)1.1车架总成概述 (1)1.2国内外研究情况及其发展 (2)2 车架总成设计 (6)2.1参考车型及其参数 (6)2.2车架类型的选择 (6)2.3车架设计的技术要求 (11)2.4车架的轻量化 (13)2.5车架的参数设计 (13)3 车架的有限元静力学分析 (19)3.1车架几何模型的建立 (19)3.2车架有限元模型的建立 (19)3.3车架的静力学分析 (21)3.4 基于静力分析的车架轻量化 (32)4 车架的模态分析 (34)4.1车架模态分析的基本理论 (34)4.2车架有限元模态分析结果 (36)4.3车架外部激励分析 (40)5 总结与展望 (42)III5.1总结 (42)5.2工作展望 (43)参考文献 (45)致谢 (47)IV1 绪论1.1车架总成概述汽车车架是整个汽车的基体，是将汽车的主要总成和部件连接成汽车整体的金属构架，对于这种金属构架式车架，生产厂家在生产设计时应考虑结构合理，生产工艺规范，要采取一切切实可行的措施消除工艺缺陷，保证它在各种复杂的受力情况下不至于被破坏。

车架有限元分析

车架有限元建模及模态分析栾富钰(济南大学机械工程学院，山东济南250022）摘要：有限元方法和软件技术在汽车结构分析中了极其重要的位置。

本文主要结合越野车车架，轻型货车车架和电动汽车车架实例，利用Hyperworks建立以壳单元为基本单元的车架有限元分析模型，论述了有限元建模流程和建模过程中应该注意的事项。

应用Optistuct 求解器对车架进行模态分析，分析该车架自由状态下的前十阶固有频率及振型特性，为车架响应分析提供了重要的模态参数，同时为该车的结构改进提供了理论依据。

关键词：车架；有限元；模态分析1前言模态的设计与分析方法是现代设计方法之一，它克服了静态方法的局限性，强调从结构的整体考虑问题，在性能校核中考虑了振动的因素。

车架是支承连接汽车的各零部件，并承受来自车内外载荷的主要结构。

车架是整个汽车的基体，汽车的绝大多数部件和总成都是通过车架来固定其位置。

因此，车架工作时要承受扭转弯曲等多种载荷产生的弯矩和剪切力，同时受到来自路面和车桥的激振而产生振动，设计中除了要有足够的强度足够的抗弯刚度和合适的扭转刚度保证汽车对路面不平度的适应性外，合理的振动特性也是十分重要的，以避免汽车在使用过程中各部件之间产生共振，导致某些部件的早期损坏，降低汽车的使用寿命。

因此，车架结构模态分析在现代汽车结构设计中具有十分重要的意义。

2车架的基本结构车架是一个大型复杂的装配体，很难把所有的结构建立有限元模型，因而在尽可能反映车身结构主要力学特性，保证结构同样准确的前提下，对构件进行相应的简化。

省略车架构件中对车架的整体振型影响不大的小尺寸结构，比如弹簧吊耳，拉支架，焊接线夹等。

忽略车架的焊缝及所有工艺孔，将所有倒角和过渡圆角简化为直角等，简化后的车架装配图如图 1 所示。

图 1 车架三维装配图2有限元分析的流程有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。

它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。

汽车车架的有限元分析毕业设计论文

汽车车架的有限元分析院系机械工程系专业机械设计制造及其自动化班级学号姓名指导教师负责教师沈阳航空航天大学2013年6月摘要车架是汽车上重要的承载部件，车架结构性能的好坏直接关系到整车设计。

传统的设计方法已经无法满足现代汽车设计的要求，通过有限元法对车架结构进行性能分析，并对车架结构进行优化，对提高整车的各种性能，降低设计与制造成本，增强市场竞争力等都具有十分重要的意义。

本文的重点是：以有限元静态分析、动态分析为基础，完成了从车架三维建模到有限元分析的整个过程，得出了车架在典型工况下的应力分布和变形结果及它在自由约束状态下的前20阶固有频率和振型。

关键词：车架；ANSYS；静力分析；模态分析；AbstractThe frame is an important part which bears the weigh of whole car, the quality of the structural performance of the frame is relate to the car which is designed. The traditional design method has not been the request of designing in modern car Through the finite element method, we carry on the analysis of performance to the frame structure and optimize the frame structure, It is important to improve various performance of the completed car, decrease the design of cost, strengthen the competitiveness of market .The main idea of the article :Based on static analysis of finite element, modal analysis, we have finished the whole course that is analyzed from three-dimensional modeling of the frame to finite element .Then we have obtained the stress of the frame under the typical operating mode and is distributed in the first 20 steps of natural frequency and shaking type that restrain from under the state freely with result and it out of shape .Key words：Frame；ANSYS；Static Analysis；Modal Analysis；目录摘要 (I)1绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2论文选题的意义 (1)1.3有限元法在车架结构设计中的应用现状 (2)1.3.1车架结构设计与分析的概述 (2)1.3.2车架结构有限元模型的形式 (2)1.3.3车架结构有限元分析类型 (3)1.3.4有限元法在车架结构分析中存在的问题 (4)1.4本文的主要研究内容 (4)2车架三维模型的建立 (5)2.1CATIA软件的简介 (5)2.1.1关于CATIA (5)2.1.2关于CATIA V5 (5)2.1.3CATIA的主要功能模块 (6)2.2车架草图的绘制 (7)2.3车架零件图的绘制 (8)3车架有限元模型的建立 (10)3.1ANSYS软件的介绍 (10)3.1.1ANSYS的发展概述 (10)3.1.2ANSYS的主要特点 (10)3.1.3ANSYS的主要功能 (11)3.1.4ANSYS的结构分析文件 (11)3.1.5ANSYS单元库构成体系 (11)3.1.6ANSYS中的耦合与约束方程 (12)3.1.7ANSYS求解器简介 (12)3.2车架有限元计算模型的建立 (13)3.3悬架模型的建立 (16)4.1车架设计中应用的有限元法 (19)4.1.1车架设计分析概述 (19)4.1.2有限元法在汽车车架设计分析中的应用 (20)4.2汽车车架的静力分析 (20)4.2.1汽车车架静力分析的典型工况 (20)4.2.2载荷加载的处理 (21)4.2.3车架静力分析过程 (22)4.2.4车架结构静力分析结果 (26)4.2.5车架结构静力分析结果评价 (27)4.3车架结构模态分析过程 (27)总结 (32)参考文献 (33)致谢 (34)1绪论计算机的出现给社会带来了巨大的改变，同时也为工程结构的设计、制造提供了强有力的工具。

车架静力试验与有限元静力分析_梁剑

S8
31. 2
- 60. 1 - 47. 3 - 64. 2
7. 4 - 68. 1 - 68. 2 - 69. 4
34. 2
- 11. 06 - 8. 72
- 12. 16 1. 36
- 12. 92 - 12. 42 - 13. 22
6. 24
- 12. 02 - 9. 46
- 12. 84 1. 48
* 收稿日期: 2005- 07- 06 作者简介: 梁剑 ( 1973- ) , 女, 四川攀枝花人, 研究生, 研究方向: 机械电子。
# 72#
第 18卷第 6期 2005年 12月
机械研究与应用 M ECHAN ICAL RESEARCH & APPL ICAT ION
Vo l 18 No 6 20 05-12
( 4) 有限元静力计算车架有限元模型、计算出来的应变云文图、静应力云文图见图 2、3、4。
下, 车架左右上管和左右下管相连接的地方应变最大, 为 7. 04 @ 10- 5, 这与静力试验中应变花处应变最大相吻合。从图 4 中看到车架左右上管与左右下管联结处应力最大, 最大值为 16. 2M Pa。车架左右下管和左右悬挂管联结处及左右上管与左右悬挂管联结处也有较大应力, 车架头部、尾部应力较小。
图 2 车架静载荷下的有限元模型
表 4 有限元静力分析应变应力与静力试验应变应力对比
试验应力有限元应力相对误差
序号试验应变有限元应变
( 106 Pa) ( 106 Pa)
%
S1 - 55. 3
S2 - 43. 6
S3 - 60. 8
S4

重型汽车车架的结构有限元分析与轻量化设计研究

从静态和动态两方面对该重型车车架的力学性能进行了评估并完分别对
(1) 采用UG和 ANSYS 软件建立了该车架基于壳单元的有限元模型了计算与分析
紧急制动和紧急转弯四种典型工况下的车架静强度进行
(2) 开展了该车架的有限元动态分析给出了该车架结构的前十阶固有频率和模态振型并在车架模态分析的基础上研究了在动载荷作用下的瞬态响应为重型车车架的动态评估提供了参考 (3) 利用ANSYS 的一阶优化方法对车架进行了结构优化设计在保证刚度和强度的前提下达到了轻量化的目的并利用Visual Basic 编程语言和 APDL语言设计了优化软件计算结果的可靠性本文的研究工作对企业在重型车的设计要的参考价值和指导意义关键词重型车车架有限元分析 ANSYS 静态分析动态分析轻量化检验改造和优化等方面具有重使车架的优化过程具有了一定的灵活性 (4) 针对该车架进行了相应的电测试验验证了有限元分析模型的正确性及
kazuoniiyama等人对利用有限元静态强度分析结果指导车架设计过程进行了详细的介绍13国外从70年代开始对汽车结构的动态特性开展研究并取得了大量的研究成果14国外一般采用nastransap等大型计算程序并开发专用程序自由度少则几百多则上万对于整车结构的动力学分析由于自由度过高计算过程所需计算机资源过高因此近年来发展了子结构的方法分析各子结构再进行模态综合15krawczukmarek等人利用全板壳单元车架有限元模型对一货车车架进行了较全面的动态研究16hadadhramezania等人对如何利用有限元模态分析结果修正车架设计方案进行了研究17国外在有限元动态响应的研究方面多采用子结构的方法这种方法和直接对车架进行分析的方法相比需要更加专业的技术人员在掌握更多相关知识的基础之上才能够完成18目前我国利用有限元法进行汽车车架分析已发展到普遍应用有限元法进行静强度计算和模态分析阶段在动态分析方面郑兆昌等人应用大型结构软件sap对货车车架进行了动态分析提出了利用车架模态分析结果直接对结构动态特性进行评价的方法19冯国胜对模态分析技术在汽车车架故障诊断中的应用进行了较深入的研究20南京航空航天大学硕士学位论文国内目前的研究也多集中在对轻型车轿车和客车方面对产量不高的重型车和专用车的研究还较少文献21在对某半挂液罐车进行各工况下静强度分析的基础上对结构进行了改进与完善文献22以某重型载货汽车车架为研究对象研究了在弯曲和扭转工况下的静态性能并作了模态分析虽然前人在车架的有限元分析方面已做了大量的工作但之前的研究在静态分析方面大都集中在弯曲和扭转两种工况下对车架在其它工况下的研究还相对较少2325由于汽车在行使过程中要经历各种复杂的工况例如紧急制动和紧急转弯等因此必然要求在相应工况下做出更深入的研究2628在有限元动态响应分析方面对模态分析作了较多的研究而对车架在各种随机载荷输入下的响应情况方面的研究相对较少而模态分析的结果只能用来评价车架的固有属性而要更好的评价车架的动态响应情况就需要分析车架在各种随机载荷下的响应情况2930132汽车轻量化研究现状受到能源和环境保护的压力世界汽车工业很早就开始了轻量化的研究虽然应用轻金属现代复合材料是现代车辆轻量化研究的热点之一但是这些新材料应用在主要承载部件上的成本较高因此在短时间内很难普及31另一方面车辆的传统材料钢材由于其强度高成本低工艺成熟并且是最适于回收循环利用的材料因此利

基于有限元理论的重型半挂车架模态分析

２０￣８０７Ｎ
维普资讯
用单元边长为５０ｍｍ为参考划分单元，可以方便快捷的将模型划分成网格。根据以上分析，车架模型共划分１８８９０６个单元，２４９２２８个节点，如图２所示。
（一∞ ［｛＝［）＾｝０
２模态分析
单元类型的选择，取决于结构的几何形状、载荷类型、
计算精度的要求以及描述该问题所必须的独立空间坐标数
目。车架的形状复杂，各部件的外型尺寸变化较大，本文采
用了能较好适应不规则形状而且能满足一定精度要求的曲棱
中国扬子集团专用汽车厂
安徽滁州
２９０３００
摘
要：采用有限元分析方法，借￣ＡＹＳ限元分析软件，运用模态分析技术导出车架结构的模态参ＮＳ有
数，并对固有特性进行了初步分析评价。关键词：有限元半挂车车架模态分析
１车架的结构
出车架固有频率和振型，并对车架的动态特性做一评估。
四面体等参考单元，该单元是１节点二阶单元，每个节点具０有Ｘ、ｚ三个方向的自由度。、Ｙ－
建立车架的动态有限元模型并借助于ＡＹ分析软件求ＮＳＳ
单元网格划分应用ＡＮＳ软件自带的ＭｅｈｔｏＩ具，采ＹＳｓｌｏ
收稿日期：２０ — ５２０７０—３作者简介：杜文学，男，１７年生，工程师，从事专用汽车开发设计。９０
接而成。
根据车架的结构与工作特点，尽量在不影响分析精度的前提下对实际模型进行简化和假设：忽略刚性较差的４ｍｍ压花钢板（平板）和细长的防滑条；去除对车架整体结构应力分布不产生太大影响的工具箱和防护网等零部件；对结构中细小的结构（如细小的折弯、园角等）进行简化和忽略；各部件之间的焊接结构假设为等强度焊接，其强度等于部件本身的强度；整个车架部件材料一致且各向材质同性。车架的结构和形状都比较复杂，而在ＡＮＹＳＳ中建模比较

货车车架的有限元分析

图 6 扭转工况的应力分布图 / MPa 4. 3 模态的计算结果
模态计算该车架的自由振型 ,即取消所有约束条件、承载情况和前后悬弹簧的作用 ,用 Block Lanczo s 法提取自由振动时的前 15 阶固有频率 ,前 6 阶的频率为零 ,其余各阶频率如表 1 。其中节选的第 7 阶、第 9 阶的振型 ,如图 8 、图 9 所示。
挠度ix轴的转角ixixiyizixiyiz24个自由度iz节点力矩阵为取决于单元的方位尺寸和弹性性质而与单元位置无关就可以进行车架的有限元分析计算了车架的有限元模型该车架初步设计为长考虑到车架几何模型的复杂性可在三维cad软件里面建立好车架的面模型然后导入到ansys里分析分析时首先要考虑的是各铆接点的位置hptcreatearea相应硬点连接成mpc单元因车架各层间即有压应力mpc的类型应选择rigidbeam方式对于纵梁和横梁选用shell63单元进行网格划分通过mpc与车架连接个弹簧单元与车架后轴连接单元总数为96213节点总数99897mpc单元为1012材料为16mn弹性模量为2e5mpa约束条件及承载情况车架设计最重要的是考察车架在弯曲和扭转时的受力情弯曲工况的边界条件及承载情况计算时约束前后悬弹簧接地处的所有自由度让车架形成一简支梁结构根据实际受力情况在安放驾驶室的地方加上20n在剩余处加上330n13
图 8 第 7 阶振型
图 7 扭转工况下横梁的应力分布图/ MPa 表 1 车架的 7～15 阶固有频率及振型
阶数 7 8 9 10 11 12 13 14 15
频率/ Hz 6. 710 5 13. 325 18. 097 20. 080 23. 718 26. 013 37. 705 44. 159 47. 888
∑R j u j = 0

载重货车车架的静力学分析

10.16638/ki.1671-7988.2019.16.043载重货车车架的静力学分析*洪雨，彭闪闪*，王玲芝，许星月，刘通，尹宗军（安徽信息工程学院机械工程学院，安徽芜湖2411001）摘要：车架承受传递给它的各种力和力矩，其必须具有足够的抗弯刚度和强度。

文章以某商用货车车架为原型，利用ANSYS workbench有限元分析软件对车架的四种典型静态工况，包括承载、扭转与弯曲，得到了各工况下该车架的变形和应力分布。

关键词：货车车架；有限元分析；工况中图分类号：U463.32 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)16-118-03Static analysis of truck frame*Hong Yu, Peng Shanshan*, Wang Lingzhi, Xu Xingyue, Liu Tong, Yin Zongjun ( Anhui Institute of Information Technology School of Mechanical Engineering, Anhui Wuhu 241100 ) Abstract:The frame experiences the various forces and moments transmitted to it, which must have sufficient bending stiffness and strength. In this paper, the frame of a commercial truck is taken as the prototype, and the four typical static working conditions of the frame, including load-bearing, torsion and bending, are analyzed using ANSYS workbench (a finite element analysis software). The corresponding deformation and stress distribution of this frame under each working condition are obtained.Keywords: truck frame; finite element analysis; working conditionCLC NO.: U463.32 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)16-118-03前言货车整车大部分的重量都由车架承受，在行驶时车架还需承受来自车内各部件的力和力矩的作用。

车架有限元分析

车架有限元分析摘要车架是车辆的重要组成部分之一，是整个汽车的基体，承受着车辆所传递的包括来自路面与发动机的振动激励等车辆总成部件的多种复杂载荷。

因此，车架的优劣直接会影响到整个汽车性能的好坏，对其进行必要的研究和数据分析也就显得分外重要了。

而随着科学技术的进步，数据时代的到来，为车架的分析也带来了新的技术变化。

本文主要以有限元分析为主体，运用ANSYS软件对某车型的车架进行数据分析，施加适当的约束和载荷，校核该车架的强度和刚度，查看该车架的强、刚度能否满足要求。

在建模与数据分析阶段，分别运用两种不同的软件进行。

首先运用PRO/E[1]软件进行三维几何实体建模，然后运用ANSYS软件进行数据分析。

主要内容有：（1）选用某车型的小型汽车的车架，寻找和测量其主要的车型参数。

（2）运用PRO/E软件绘制该车架的三维模型。

（3）将PRO/E软件中的三维模型数据导入到需要进行数据分析的ANSYS软件中。

（4）运用ANSYS软件的有限元分析对该车架进行几何清理、网格划分、静态分析。

（5）分析得出结论，查看是否满足要求。

准备工作：因为要运用PRO/E软件建模和ANSYS软件进行有限元数据分析，所以PRO/E的建模方法、有限元理论及分析方法、ANSYS使用方法、PRO/E与ANSYS软件的无缝连接等都需要进行必要的技术掌握。

关键词：车架；PRO/E；有限元分析；ANSYS；静态分析Frame finite element analysisAbstractFrame is one of the important part of vehicle, is the base of the car, under the vehicle passing by including vibration excitation from road and engine components such as vehicle assembly of a variety of complex load. As a result, the merits of the frame will directly affect the entire car performance is good or bad, the necessary research and data analysis also appears particularly important. But with the progress of science and technology, the arrival of the age of the data, the analysis for the frame also brings new technology changes.In this paper, finite element analysis for the main, using ANSYS software for a certain kechuang frame for data analysis in project, applying the appropriate constraints and load, check the strength and stiffness of the frame, see the strong, the stiffness of the frame can meet the requirements.In modeling and data analysis phase, respectively using two different types of software. First using PRO/E software for 3 d geometry entity model, and then using ANSYS software for data analysis. The main contents are:(1) choose a kechuang small car frame of the project, to find and measuring of the models of its main parameters.(2) using PRO/E software rendering 3 d model of the frame.(3) the PRO/E software in the 3 d model data is imported into the need for data analysis in the ANSYS software.(4) using ANSYS software of finite element analysis of the frame geometry cleanup, meshing, static analysis.(5) the analysis conclusion, see whether meet the requirements.Preparation: because of using PRO/E software modeling and ANSYS software for finite element analysis of data, so the modeling method, the finite element theory and analysis method of PRO/E, ANSYS using method, using PRO/E seamless connection with ANSYS software and so on all need to master the necessary technology.Key words: frame; PRO/E; The finite element analysis; ANSYS; Static analysis目录第一章引言...............................................................................................................................................- 1 -1.1车架介绍......................................................................................................................................- 1 -1.2有限元分析法在车架中的研究应用以及研究现状 ..................................................................- 3 -1.3课题研究的意义和目的..............................................................................................................- 3 -1.4主要研究内容..............................................................................................................................- 4 - 第二章有限元分析软件介绍...................................................................................................................- 4 -2.1PRO/E简介....................................................................................................................................- 4 -2.1.1PRO/E主要特性................................................................................................................- 4 -2.2ANSYS简介....................................................................................................................................- 5 -2.2.1ANSYS技术种类................................................................................................................- 6 -2.2.2软件优势..........................................................................................................................- 6 -2.2.3ANSYS功能........................................................................................................................- 7 - 第三章车架有限元建模...........................................................................................................................- 8 -3.1 车架简化形式的建模................................................................................................................- 8 -3.2建立有限元车架模型..................................................................................................................- 9 - 第四章有限元分析.................................................................................................................................- 10 -4.1静力分析....................................................................................................................................- 10 -4.1.1静力分析基础................................................................................................................ - 11 -4.1.2建立车架静力学分析模型............................................................................................- 12 -4.1.3对导入到ANSYS后的车架模型进行网格划分 ............................................................- 12 -4.2载荷的处理................................................................................................................................- 15 -4.3悬架与部件连接的模拟............................................................................................................- 16 -4.3.1悬架的处理....................................................................................................................- 16 -4.3.2部件连接及相互作用的模拟 ........................................................................................- 17 -4.4静力分析工况及约束处理........................................................................................................- 17 -4.4.1满载弯曲工况加载........................................................................................................- 17 -4.4.2满载制动工况分析........................................................................................................- 23 -4.4.3满载转弯工况分析........................................................................................................- 25 - 第五章结束语.........................................................................................................................................- 27 - 附录.........................................................................................................................................................- 29 - 参考文献...................................................................................................................................................- 46 - 致谢.........................................................................................................................................................- 47 -引言- 1 -第一章引言1.1车架介绍车架也称大梁，是汽车的基体，一般由两根纵梁和几根横梁组成，经由悬挂装置﹑前桥﹑后桥支承在车轮上。

05-01车辆结构有限元静力学分析分析

约束部位需要注意
二、汽车驱动桥桥壳的有限元分析
分析结果如下：
三、支架有限元分析
支架用于支撑邮箱、散热器、蓄电池、工具箱等。支架与车架的连接方式可以通过螺栓连接，在分析过程中需要用到抽取中面、简化成板壳结构、螺栓连接等有限元建模技术。
三、支架有限元分析
如车架有限元分析的建模：
考虑到整个车架基本上都是由钢板冲压、焊接而成，这里主要用板壳模拟车架，只有铰接轴套管、铰接轴销轴、平衡悬架处的平衡轴和前悬架的前后支架采用体来建立模型。
二、汽车驱动桥桥壳的有限元分析
操作步骤： 1.打开软件导入axle_housing.x_t,进行前处理； 2.打开静态分析，设定并分配零部件材料； 3.建立试验块与桥壳总成的接触关系； 4.划分网格（尽量采用Hex_domain); 5一端全约束、另一端放松轴向；在板簧面施加载荷 12000*2.5=30000 N，单边15000 N； 6.求解应力和变形； 7.后处理。
三、支架有限元分析
分析中难点：
三、支架有限元分析
难点2，建立接触
三、支架有限元分析
难点3.约束
三、支架有限元分析
分Hale Waihona Puke 结果三、支架有限元分析解决办法
三、支架有限元分析
改进后的分析结果
一、结构有限元静力学分析基础
汽车零部件的许用应力和安全系数： 3）对于扭转许用应力，安全系数n1≧1.5 则有： [τ]=τs/n1 若τs不能查到，可由下面的公式进行估算： [τ]=0.58σs/n1
二、汽车驱动桥桥壳的有限元分析
驱动桥桥壳是汽车上主要承载结构件，由于其形状复杂，采用传统的工程力学方法只能根据经验进行设计，很难确保设计是否合理。一般需要通过桥壳总成疲劳台架试验来确认设计的合理性。

基于ANSYS的东风货车车架仿真和有限元分析

基于ANSYS的东风货车车架仿真和有限元分析摘要：货车车架是车子的关键受力部分，货车上受到的来自内部和外界的各种载荷最后都要传递给货车车架，所以车架结构强度的大小是货车整体设计的关键因素之一。

在汽车设计中，有限元分析法可以对汽车进行动态性能、静态性能和车架结构分析，从而，对车身结构优化，提高整车性能、缩短设计时间。

有限元软件ANSYS具有独一无二的分析优化功能和良好的可靠性，在结构动力分析、静力分析和优化设计方面具有出色的表现。

本文以东风货车为研究对象，运用Pro／E和ANSYS软件，先创建货车车架的三维实体建模型，在对其动态分析、静态分析及模态分析研究。

以实体为基础进行建立他的简单尺寸来优化，以车架的截面面积作为参数，把他最小的体积作为其最终结果。

简单介绍Pro/E三维建模的简化技巧和ANSYS结构优化设计时的基本思想和方法。

通过对东风货车车架结构的有限元仿真和有限元分析，积累许多宝贵的经验，得到一些重要数据，在以后货车车架的设计优化中有借鉴和指导作用。

关键词：东风货车车架；ANSYS；Pro/E；静态分析；动态分析；模态分析Dongfeng truck frame based on ANSYS simulation and finite element analysisAbstract：Truck frame is the car key part of the force, van from internal and external load, the last to be passed on to the truck frame, so the size of frame structure strength is one of the key factors of the overall design of the truck. In the automobile design, the finite element analysis method can be used to analyze the dynamic performance, static performance and frame structure of the vehicle, so as to improve the performance of the vehicle and shorten the design time. Finite element software ANSYS has a unique analysis optimization function and good reliability, and has excellent performance in structural dynamic analysis, static analysis and optimization design.In this paper, Dongfeng truck as the research object, the use of Pro / E and ANSYS software, to create a three-dimensional model of the truckframe, the dynamic analysis, static analysis and modal analysis. Optimization structure based on the entity unit model to create the frame size is simple constraints, with the frame of the longitudinal cross section area size as a design parameter, the frame structure of the total volume minimization as optimization the final result. The simplified technique of Pro/E 3D modeling and the basic idea and method of ANSYS structure optimization are introduced in this paper. Through the finite element simulation and finite element analysis of the frame structure of the Dongfeng truck, accumulated many valuable experiences, and get some important data, which have reference and guidance in the design optimization of the truck frame.Key words：Dongfeng truck frame;ANSYS; Pro/E; Static analysis; Dynamic analysis; The modal analysis基于ANSYS的东风货车车架仿真和有限元分析1 引言1.1 课题的目的和意义当代汽车工业中，有限元分析法在已经普遍应用在车辆骨架的研发里面。

某重型载货汽车车架有限元及试验研究

解该车架的优缺点并可进一步改善车架破坏现象。此外，究内容是进一步结构优化的基础。研
关键词：架；限元；车有应力测试；强度
【ｓｒｃ】ｔｅｍａｅｒｇａｔｆｔｅｖｈｃｅｍｏｔｔｅｌａａｕｄｒｋｎｂｅｒｅｓＡｂｔａｔＡｈｉｂａｉｐｈｅｉｌ，ｓｏｈｏｄＷＳｎｅｔｅｙｔａ，ｓｎｎｒｏｆａｈｆｍ０
ｂｎｉｏｄｔｎｎｏｉａｉｅｄｎｎｒｉｏｄｔｎｅｅａａｚｄＴｒｕｈｃｍａｉｇｅｄｎｃｎｉｏｓａｄｃｍｂｎｏｏｂｎｉｇａｄｔｓｎｃｎｉｏｓｗｒｎｌｅ．ｈｏｇｏｐｒｎｇｉｔｎｆｏｏｉｙｔｅａｌｒｃｕｌＳｉｘｅｉｅｔｅｕｔｏｅｔｃｓｓａｎｔｅｃｒｃｎｓｅｍｄｌｄｈｉｅａｔａｅｗｔｅｐｒｎａｒｓｌｅｃｒａｔｔｔ．ｏｒｔｅｓｔｏｅｆｕｎｕｈｍｌｓｆｌｉｌｅｒｉｈｅｆｏｈｎａ
ｌｉｎｍｄｌｅａｅＷＳｅｔｂｉｅｉｅｎｔｅｍｎｍｔｏ，ｈｃｔｉｃａａｔｒｔｓｕｄｒｔａｏｏｅｔｍａｓｌｈｄｗｔｔｉｌｅｔｅｄｗｉｈｓｃｈｒｃｅｉｉｎｅｆｏｈｆｒａｓｈｈｆｅｅｈｉｔａｓｃ
温洁明
（西大学机械工程学院，宁５００）广南３０４
ＦｉｉｅｎｔＥｌｍｅｔａｙｉｎｐｒｅｔｌｓａｒｈｏｈａｙＴｒｃａｅｎＡｎｌｓｓａｄＥｘｅｉｎａｍＲｅｅｃｎｔｅＨｅｖｕｋＦｒｍｅ

某重型载货车车架有限元静态及其试验研究的开题报告

某重型载货车车架有限元静态及其试验研究的开题报告
题目：某重型载货车车架有限元静态及其试验研究
研究背景：
随着国家经济的发展和人们生活水平的提高，重型货车已成为现代物流运输中不可或缺的一部分。

而货车的安全性和稳定性则是保障货车运输安全的关键因素，而货
车车架则是整车的重要结构部分。

因此，对于货车车架性能的研究显得尤为重要。

目的：
本研究旨在通过车架有限元分析及试验研究，探讨某重型载货车车架的静态力学性能和强度，为提高货车的安全性和稳定性提出科学的建议和措施。

研究内容：
1. 车架结构设计与有限元建模
2. 车架静载试验及测试方法
3. 负载下车架应力、位移变化研究
4. 车架材料力学性能测试及分析
5. 车架结构优化研究
研究方法：
1. 通过SolidWorks等软件对车架结构进行建模，并将车架有限元建模导入ANSYS软件中进行静态分析。

2. 采用车架静载试验及测试仪器对车架进行精确测试，获取车架在负载下的应力变化规律、位移变化规律等数据。

3. 通过有限元分析结果和试验数据，对车架材料和结构进行力学性能测试及分析，找出车架的疲劳寿命和强度极限。

4. 根据研究结果，对车架结构进行优化设计，提出相应的改进措施。

研究意义：
本研究将为重型载货车车架的设计和制造提供重要的参考，可以发现车架结构的弱点及不足，提高车架结构的强度和稳定性，为货车的安全行驶提供了科学的基础。

重型车车架组合结构的有限元分析

图3 车架垂直弯曲应力图4 车架弯扭组合应力
按照实际试验和经验算法, 以垂直静力弯曲和弯扭组合 2 种工况计算了车架的应力, 研究了货物载荷的偏置及超载对车架应力的影响。重型车如遇实际所承载荷过大、路面不平及车速较高等因素 , 致使行驶中的车架受到比较频繁的扭转和重载 , 很可能会使得局部连接板区域及相关支架位置产生应力集中, 从而产生车架的断裂破坏。模态分析得出了该重型车车架的固有频率和振型。计算表明, 车架在自然约束条件下低阶频率范围在 9~ 45 H z, 车架振型表现为垂直弯曲、面内弯曲、扭转及弯扭组合特征。参考文献:
2
车架有限元模型的仿真数据分析
车架钢板弹簧座处每个节点的垂直位移被约
束 ; 在车架的左右对称面上 , 选取 2 个节点分别进行水平面内纵、横向的附加约束, 就可以求出变形引起的节点位移。模型计算的静载荷包括驾驶室及驾乘人员, 发动机及油箱, 货厢及货物。前面 2 种为集中载荷, 在建立有限元模型时将作用点设置在节点上, 程序可以直接叠加到结构载荷向量中去 ; 货厢及货物为均布载荷, 在有限元分析时 , 程序将它们放置到单元节点上 , 形成单元节点力向量, 然后经由单元载荷乘子 , 把载荷情况叠加到结构载荷向量中去。弯扭组合状态即在钢板弹簧座的左前、右后分 17
《机械与电子》2005( 2)
M PC 类型 R BE2 R BE3 Expl icit
[ 2]
图 1 板簧的简化
还有导向作用( 图 1b) , 即钢板弹簧在各个方向上均有刚度 , 但其它方向上的刚度要比垂直方向的刚度大得多 , n 、 p 节点间为一刚性梁[ 3] 。节点 m 和 n , p 和 q 之间弹簧元的刚度分别为 y K / ( x + y ) 和 x K / (x + y)。与支架位置相关联的弹簧单元支承点, 取在连接销的中心点位置, 这样有助于模拟板簧对支架位置的弯矩作用。如图 2、表 1 所示, 弹簧元的上端点与该中心点之间建议采用 RBE2 或 RBE3 型多点约束 , 以实现连接点的位移协调或总力平衡。