有限元分析论文写作范文(专业推荐6篇)

有限元分析论文写作范文（专业推荐6篇）

车架作为汽车的承载基体，安装着发动机、传动系、转向系、悬架、驾驶室、货厢等有关部件和总成，承受着传递给它的各种力和力矩。车架工作状态比较复杂，无法用简单的数学方法对其进行准确的分析计算，而采用有限元方法可以对车架的静动态特性进行较为准确的分析，从而使车架设计从经验设计进入到科学设计阶段。以下是我们为你准备的6篇有限元分析论文，希望对你有帮助。

有限元分析论文范文第一篇：油罐运输车的有限元分析及优化

摘要：为验证油罐运输车的结构强度是否满足使用要求，运用有限元仿真分析方法分别建立其弯曲、扭转、紧急制动3种工况的模型并进行了最大应力分析。结果显示，罐体结构的应力小于材料的屈服应力，在满足使用要求的基础上，采用尺寸优化分析方法减薄罐体的厚度可实现轻量化。

关键词：油罐运输车；有限元分析；尺寸优化

伴随着世界经济持续发展，石油、天然气的需求逐步增加，油罐车作为短途运输交通工具发挥着重要的作用。存在部分结构不合理和整车质量过重现象及潜在运输的危险性，同时使得运输成本增加。因此基于CAD/CAE技术对整车进行结构分析与轻量化设计,可以提高产品的科技含量，为企业以后的生产提供设计指导。

1罐车有限元模型的建立

1.1单元类型的选择

罐体单元主要采用单元类型中的壳单元来划分网格，车架部分由于用梁单元不能分析应力集中问题，所以同样采用壳单元来划分车架网格，这样可以准确地得出分析结果。

罐体的单元选用四边形壳单元（QUAD4），在几何形状复杂的位置可以采用少量的三角形单元（TRIA3）来过渡，以满足总体网格质量的要求，通常要求三角形单元占总单元数的比例不超过5%【2】.罐体以及车架的单元全部为10mm尺寸单元。

1.2罐体与车架连接方式

罐体与前后封头、罐体与防波板以及加强板与相应连接部件之间用节点耦合的方式模拟焊接。大梁与副车架之间的连接采用ACM单元。ACM单元模拟的是一种特殊的焊接方法（AreaContactMethod），不同于刚性单元结点连接的方法。它是由一个六面体（SOLID）和RBE3（1D）单元组成，更能准确模拟焊点信息，不会增加局部的刚度。

1.3钢板弹簧有限元模型

由于半挂车的悬架采用钢板弹簧，为了使模型接近实际情况，采用单片钢板弹簧代替多片钢板弹簧。

单片板簧采用壳（QUAD4）单元进行划分，卷耳销轴采用1D梁（BEAM）单元代替，将板簧的上边缘节点与卷耳销轴的对应节点通过多点约束（Mul-tiplePointConstrain）的方式进行耦合，使得板簧与吊耳之间只能发生沿卷耳轴线的相对转动。

油罐整车模型的约束施加在钢板弹簧的中间部位，约束x、y、z3个方向的平动自由度。在有限元模型中，采用具有一定厚度的壳单元（QUAD4）模拟钢板弹簧的刚度，通过壳单元厚度的改变实现钢板弹簧刚度的变化。

板簧A端约束x、y、z3个方向平动自由度，B端约束y、z2个方向的平动自由度，放开沿车架纵向（x方向）的自由度。在C位置施加一排均布载荷，根据公式δ=F/K（1）计算出钢板弹簧的刚度，δ为C点挠度。通过调整单元的厚度改变δ，当单元厚度为36mm时，K=1420N/mm.

对罐车各个部分结构划分网格后，通过不同的连接方式将各部分连接，建立整车有限元模型。

2罐车静力分析

2.1液体载荷施加

汽油与罐体表面接触，各处压强与该处液面深度有关，假设汽油的密度是均匀的，

其值为0.76x10-9t/mm3,则汽油对罐体的作用力可通过压强公式来计算。

p=ρgh（2）式中：p为汽油在罐体某一位置的压强（MPa）；ρ为汽油的密度，取值为0.76x10-9t/mm3;h为罐体某一点处的高度（mm）；g为重力加速度，取值为9800mm/s2.

2.2匀速行驶工况

（1）载荷施加：

载荷由结构自重2.9t和汽油的重量35t组成。

（2）约束条件：

在全局坐标系下，对牵引板施加x、y、z方向的平动自由度，同时约束钢板弹簧与车轴连接6个位置x、y、z方向的平动自由度。

3尺寸优化

3.1尺寸优化理论

以油罐车罐体及防波板尺寸优化设计为例，设油罐车罐体及防波板的壁厚为xi （i=1,2,…，n,n为罐体及防波板的总数），罐体及防波板的体积为V（X），约束条件为应力，则车架的尺寸优化设计数学模型可表示为

求：

X={X1,X2,…，Xn}

T使：minV={V0,V1,…，Vn}

满足：Ximin

T为尺寸优化的设计变量；V0为尺寸优化计算的体积；Ximin和Ximax分别为第i 个构件厚度的约束下线和上限；Sj为第j个单元的计算应力值；Sj0为第j个单元的许用应力值；m为罐体及防波板有限元计算模型网格单元的总数。

3.2罐体及防波板的尺寸优化

结构的尺寸优化就是在结构拓扑确定的前提下，建立针对尺寸参数合适的数学模型，再使用优化方法来求解该模型并最终得到优化后的尺寸参数。

另外，在尺寸优化设计的过程中，为了不使边界形状和结构的拓扑形态发生改变，只能调整一些特别规定的尺寸。

（1）设计变量：

将板材厚度作为设计变量，设置优化区间。

（2）约束条件：

结构应力小于静力分析过程中罐体承受的最大应力（140MPa）。

（3）目标函数：

体积最小化。

3.3优化前后模型对比分析

根据优化结果建立罐车3种工况下的验证模型，经过仿真分析得出优化后的罐体、防波板及车架的应力结果，优化前后罐体及防波板的应力对比。通过对比分析优化前后罐体的应力可知，优化后的最大应力没有超过材料的屈服强度，满足罐车的使用要求，证明了优化方案的可行性。