FSC赛车车架的强度及刚度计算与分析
强度、刚度与模态约束下的FSC赛车车架轻量化
强度、刚度与模态约束下的FSC赛车车架轻量化马芳武;陈实现;赵花垒;左文杰;路洪洲;吴量【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(045)004【摘要】研究了在满足频率、强度、刚度约束的前提下,通过尺寸优化实现中国大学生方程式大赛(FSC)赛车车架的轻量化设计.首先,根据 FSC规则要求建立车架的有限元模型.其次,设置5种静态特性分析工况、5个重要部位的刚度分析工况与前六阶自由模态分析工况对车架结构进行性能分析,构建以质量响应最小为优化目标,以材料的许用应力、重要部位的许用刚度和发动机的激振频率为约束条件,以车架管厚为设计变量的尺寸优化模型.最后,通过序列线性规划对非线性优化模型进行近似求解,取得了良好的轻量化效果:FSC 赛车车架降重5.34 kg,减重15.7 %.%To realize the lightweight design of the Formula Student China's (FSC)frame structure,the geometry optimization is performed with the concern of modal,strength and stiffness constraints.Firstly, a finite element model of the frame is built based on the FSC rules.Subsequently,five types of static char-acteristic analysis conditions,five types of stiffness analysis conditions of important parts and six free mo-dal analysis conditions are conducted for performance analysis of the frame structure.The size optimization model is set up with minimizing mass as the objective,the allowable stress of materials,allowable stiffness of important parts and excitation modal of the engine as the constraints,and the frame tube thickness as the design variable.Finally,approximate solution is acquired by sequential linearprogramming with non-linear optimization model.A good lightweight result is obtained.The weight of the FSC frame decreases by 5.34 kg with a reduction rate of 15.7%.【总页数】8页(P18-25)【作者】马芳武;陈实现;赵花垒;左文杰;路洪洲;吴量【作者单位】吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林长春 130025;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林长春 130025;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林长春 130025;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林长春 130025;中信微合金化技术中心,北京 100004;吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室,吉林长春 130025【正文语种】中文【中图分类】U463.83【相关文献】1.FSC赛车车架的强度及刚度计算与分析 [J], 张宝玉;韩忠浩;杨鹏2.基于有限元分析的FSC赛车车架轻量化设计 [J], 徐森;曹晓辉;胡朝磊3.基于刚度与模态分析的方程式赛车架结构轻量化 [J], 乔邦;谢金法;牛毅;郗建国4.基于ANSYS的FSC赛车车架强度与刚度有限元分析 [J], 邓召文;路超5.FSC赛车车架强度及刚度分析 [J], 汪俊;陈定平因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
FSC赛车车架的有限元分析
收 稿 日期 ：２ ０ １ ３ —０ １—２ ５
作者简介 ： 施长政（ １ ９ ８ ８一 ） ， 男， 硕 士研 究 生 ， 主 要 研 究 方 向 为 现代 设 计 方 法 与 制 造技 术 。 通讯作者 ： 师忠秀（ １ ９ ５ ７一 ） ， 男， 教授， 硕导 ， 主要 研 究 方 向 为现 代 设 计 方 法 与 制 造 技术 。Ｅ ｍａ ｉ ｌ ： ｓ ｈ ｉ ｘ ｚ ｙ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｎ ｒ
１ 车架 力学分 析 的重 要性
车 架除 了协调悬 架 、 发动机 、 传动 总成等 部件 ， 同 时承受 着所有部 件传 递 的力和力 矩 ， 巧妙 合理 的空 间桁
架 式车 架结构 ， 不仅 能增 加强度 ， 同时也能减 轻质 量 ， 在 没有 实验成本 的条 件下 判断车 架 的强 度 ， 需 要进行 有 限元分 析来 获得分 析结果 ， 从而 保证 车架 的强度 。同 时 ， 车 架 的模 态分 析 ３ ］ 也很 重 要 ， 模 态 分 析结 果不 仅 反
文 章 编 号 ：１ ０ ０ ６ —９ ７ ９ ８ （ ２ Ｏ ｌ ３ ） Ｏ ２ —０ ０ ０ ６一Ｏ ５
Ｆ Ｓ Ｃ赛 车 车架 的 有限 元 分 析
施 长 政 ，师 忠秀 ，柳 威 ，王甜 甜
（ 青 岛大 学机 电工程 学院 ，山 东 青 岛 ２ ６ ６ ０ ７ １ ） 摘要 ： 为 确保 Ｆ Ｓ Ｃ赛 车 的安全性 能 ， 本 文 以车架 结构 为研 究对 象 ， 建立 车 架有 限元 模 型 ，
架结 构为研 究对 象 ， 建 立车架 有 限元模 型 ， 并采 用 Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ软 件对 车架进 行有 限元计算 分 析 ， 分 析结 果表
FSAE赛车悬架系统设计
三.弹性元件和减振器的选择与计算
弹性元件： 而其配套的弹簧可供选用的分别有：300LBS/in、350LBS/in、 400LBS/in、450LBS/in刚度。经过计算，我们选择前弹簧刚 度为350LBS/in。 减振器： 经过计算与分析，最终确定本辆赛车选用直径D=20mm的充 气式减振器，这种减振器的优点是在不利于车辆连续行驶的 路面上行驶时，能够体现出更加优良的阻尼力，是有着十分 出色的工作的持续性和高速特性。
单片吊耳
整体式吊耳
减震器吊耳
摇臂吊耳
四.车轮定位参数的确定和优化
1. 车轮外倾角 由于赛车经常需要快速转弯，希望能够最好的发挥轮胎性能，使其在转弯 的过程中，最大的提供侧向力，所以赛车设计常把它设置为负角度，从而 最大程度利用轮胎的附着能力，并且希望随轮跳变化尽量小。在常见的车 轮跳动范围内，其变化量一般控制在1°以内。
e1 ——前悬架纵倾中心到地面的高度(mm)；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
抗驱动后仰角 抗驱动后仰角可减小后轮驱动汽车车尾的下沉量或前轮驱 动汽车车头的抬高量。与抗制动前俯角不同的是，只有当汽车为单桥驱动 时，该性能才起作用。对于独立悬架而言，当纵倾中心位置高于驱动桥车 轮中心时，这一性能方可实现。 考虑到车架的加工问题，若上下横臂轴轴线不平行，车架加工难度会非常 大，所以本次设计将上下横臂轴轴线设计成都和地面平行，即纵倾中心在 无限远处。
推杆使不等长双横臂独立悬架
FSAE 赛事规则要求轮辋最小直径为203.2,mm, （8 英寸）， 轮辋空间的大小直接影响着立柱的设计，而立柱的大小有决 定着上下横臂的距离，如图，为CATIA中建立的8英寸的轮辋 模型。
基于有限元分析的FSC赛车车架轻量化设计
10.16638/ki.1671-7988.2018.15.053基于有限元分析的FSC赛车车架轻量化设计徐森，曹晓辉，胡朝磊（江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013）摘要：以大学生方程式赛车为实例，为了设计更高性能的车架，利用ANSYS软件校核车架的刚度，结合实验数据作为参考，在保证车架扭转刚度在目标值以上的前提下，不断修改车架的结构、钢管尺寸等，达到轻量化优化设计的目的，再通过软件分析车架强度与模态，保证车架的工作稳定性。
优化后车架扭转刚度达到了2468.5N*m/deg，质量为27.659kg，达到预期设计目标。
关键词：FSC 赛车；车架设计；有限元分析；轻量化设计中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2018)15-143-04Lightweight Design of FSC Racing Car Frame Based on Finite Element AnalysisXu Sen, Cao Xiaohui, Hu Chaolei( Automotive and Traffic Engineering College, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013 )Abstract:Taking the student equation racing car as an example, in order to design a more high performance frame, use ANSYS software to check the stiffness of the frame, combined with the experimental data as a reference, the structure of the frame and the size of the steel tube are constantly modified under the premise that the frame's torsion stiffness is above the target value, so as to achieve the purpose of lightening and optimizing the design. The strength and mode of the frame are analyzed by software to ensure the working stability of the frame. After optimization, the torsion stiffness of the frame reaches 2468.5N*m/deg and the mass is 27.659kg.Keywords: FSC car; design of frame; finite element analysis; lightweight designCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2018)15-143-04前言轻量化是所有赛车及乘用车追求的目标，根据牛顿第二定律，F= m *a，在相同的牵引力下，质量减轻能获得更大的加速度，这是评判赛车动力性的三大指标之一。
基于ANSYS的FSEC赛车车架分析
汽车工业研究·季刊2020年第4期基于ANSYS 的FSEC 赛车车架分析▶◀……………………………………………………………………………王耀杰要志斌郭永瑞李思彤引言E35是由万里车队自主研发的第一代FSEC （中国大学生电动方程式大赛）赛车。
车架是赛车的机体，其支撑并连接赛车各总成，使各总成保持相对位置，并承受赛车内外的各种载荷。
根据方程式大赛规则，车架有单体壳和钢管桁架结构两种方式，综合考虑其加工成本及加工难度，本车架使用钢管桁架结构。
在设计车架后运用ANSYS 有限元软件对其进行分析，以满足赛事要求并顺利参加比赛。
车架材料选择钢管桁架结构车架通常采用薄壁圆管或矩形管焊接而成。
根据方程式大赛规则，可以选择圆管或矩形管作为材料。
而圆管的坡口处理相较于矩形管来说较为简单，焊缝成型更好一些。
所以选用25.4×2.4、25.4×1.65、25.4×1.2的薄壁圆管规格，同时根据市场调研，决定弯管部分采用25.4×2.4的4130钢管，直管部分采用25.4×1.65及25.4×1.2的高强度BR1500钢管作为车架材料。
车架有限元模型建立依据方程式大赛规则在CATIA 中进行车架的建模，在规则的允许范围内设计出科学合理的能够承载赛车所有部件并符合人机工程的车架如图1。
将CATIA 中的车架模型导入AN⁃SYS 中，并在车架上添加受力点（用于分析过程中集中力的加载），如图2所示，受力点主要是各个总成系统吊耳与车架的连接点。
网格划分本车架采用扫掠划分与四面体网格划分相结合的形式。
由于车架均为薄壁圆管结构。
在建模过程中使用扫掠命令来建模。
在网格划分过程中，对应使用“sweep ”命令来划分网格。
在CATIA 处理坡口的过程中破坏了部分管件的扫掠命令，为避免坡口对接时造成管件的网格质量不佳，部分管件采用四面体网格划分，如图3所示，为座椅后安装杆与侧边防撞杆连接处的网格划分情况。
FSC方程式赛车单体壳车架设计
FSC方程式赛车单体壳车架设计作者：宋文兵左言言来源：《计算机辅助工程》2017年第05期摘要：车架质量占赛车整车质量的比例很大，其在轻量化方面存在可优化空间。
利用CATIA设计一种钢管桁架结构和单体壳结构的复合式车架，在HyperMesh中建立有限元模型，对车架的单体壳部分进行尺寸优化，确定不同区域层合板的最佳厚度，最终得到的车架质量为21.8 kg，扭转刚度为4 057 N·m/（°），较纯钢管车架减重约5 kg，刚度提高约1倍，满足设计目标。
关键词：赛车；单体壳；轻量化设计；车架；扭转刚度；有限元中图分类号： U463.32 文献标志码： BMonocoque frame design of FSC formula racing carSONG Wenbinga， ZUO Yanyanb（a. School of Automotive and Traffic Engineering； b. Institute of Vibration and Noise，Jiangsu University， Zhenjiang 212000， Jiangsu， China）Abstract： Frame mass accounts for a large proportion of whole racing car mass， therefore it can be optimized for lightweight design. A frame which composites steel tube truss structure and monocoque structure is designed using CATIA， a finite element model is built in HyperMesh， the size of the frame monocoque parts is optimized， and the optimum laminate thickness in every area is determined. The mass of final optimized design frame is 21.8 kg， which is about 5 kg less than that of the pure steel frame； its torsional stiffness is 4 057 N·m/（°）， which is about twice of the pure steel frame mass. The optimization result meets the design object.Key words： racing car； monocoque； lightweight design； frame； torsional stiffness；finite element0 引言车架是赛车其他零部件的承载体，其质量占赛车整车总质量的比例很大[1]，因此对其进行轻量化设计对赛车的动力性和燃油经济性都有很大提升。
FSC大学生方程式汽车悬架设计与研究
FSC大学生方程式赛车悬架设计与研究FSC大学生方程式汽车悬架设计与研究摘要悬架的系统设计与优化，是汽车总体设计中极其重要的一个环节。
本设计以北京理工大学珠海学院FSC车队2020年赛车悬架系统的结构设计为研究目标，主要进行了几个方面的研究工作。
本设计结合赛事规则要求，先确定设计思路，对轮距、轴距、前后悬架立柱等相关部件进行计算与设计，分析车轮定位参数对赛车性能的影响，在确定采用不等长双横臂式悬架结构后，选择弹性元件、减振器、导向机构与其他元件的类型，确保其符合赛车悬架设计的相关原则，并利用CATIA软件对其中重要元件进行三维建模设计，最后，基于ADAMS仿真平台，建立赛车悬架的运动学仿真模型，对其进行仿真分析，得到悬架参数模型后，对初选参数进行结果分析，并利用ADAMS对悬架参数进行优化。
关键词：大学生方程式赛车；悬架系统；结构设计；仿真优化Design and Study of Suspension for a FSC CarAbstractThe design and optimization of suspension system is an essential part of the overall design for a race car. This design takes the suspension system of FSC race car designed by the race team ,which is from Beijing institute of technology, Zhuhai, as the research objective. The the design mainly work in several aspects. This design was based on the competition rules of FSC. The calculation of the wheel track and spread of axles as well as the design of some related components including the front and rear suspension column have been conducted after a clear idea of the design had been made. The next step is the analysis of wheel alignment parameters in order to make out whether it affects the performance of the car. When unequal-length wishbone suspension is selected, the paper chose the type of flexible components, absorder, guide mechanism and other parts, and make sure it in the line with some basic principles. After that, we established 3D model with the help of the software of CATIA. Finally, based on the simulation platform of ADAMS, the kinematics simulation model of racing car suspension was established, and the simulation analysis was carried out. After the suspension parameter model was obtained, the results of primary parameters were used to analyze, and the suspension parameters were optimized by ADAMS.Keywords: FSC Race Car; Suspension system; Design of Structure;Simulate and Optimize目录1绪论 (1)1.1本设计的目的与意义 (1)1.2FSC大赛概况 (1)1.3国内外方程式赛车悬架的研究现状 (2)1.3.1国外研究现状 (2)1.3.2国内研究现状 (3)1.4设计研究的主要内容 (3)1.5本章小结 (4)2悬架系统设计 (5)2.1设计原理与思路 (5)2.2悬架形式的确定 (7)2.3相关部件的设计与选型 (8)2.3.1轮辋与轮胎的选型 (8)2.3.2车轮定位参数 (8)2.3.3 轴荷比、轴距与轮距的设计 (9)2.3.4 悬架导向机构的设计 (10)2.3.5 性能参数的计算 (11)2.3.6 前后悬架立柱的设计 (13)2.3.7 减震器的选型 (13)2.3.8悬架基本参数 (15)2.4章节小结 (16)3 悬架三维建模与装配 (17)3.1悬架零部件的三维建模 (17)3.2悬架的装配 (18)3.3章节小结 (19)4 ADAMS悬架建模与仿真 (20)4.1悬架动力学建模 (20)4.2悬架仿真 (21)4.3仿真结果分析 (23)4.4章节小结 (25)5硬点坐标的优化 (26)5.1仿真结果优化 (26)5.2优化前后结果分析 (28)5.3章节小结 (31)6 结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录 (35)附录1英文文献原文 (35)附录2中文翻译 (43)附录3前悬架左耳片CAD二维图 (49)附录4前悬架左立柱CAD二维图 (50)1绪论1.1本设计的目的与意义悬架，作为汽车连接车架与车桥的传力装置，是现代汽车上的重要总成之一。
基于ANSYS的FSC赛车车架有限元分析
基于ANSYS的FSC赛车车架有限元分析【摘要】中国大学生方程式汽车大赛（简称“中国FSC”）是一项由高等院校汽车工程相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛[1]。
对于非承载式车身的赛车，车架承载着赛车整个车体，车架的结构强度很大程度上影响着整车的安全性、动力性、舒适性、操纵稳定性等多种综合性能。
本文对FSC赛车车架进行典型工况下的强度和刚度校核，确定其固有频率及稳定性，并进行疲劳分析，得出车架应力应变结果，为结构的改进提供合理化建议。
【关键词】FSC;ANSYS/Workbench;车架;分析1 车架有限元模型建立1.1三维模型导入及网格划分本文FSC赛车车架采用桁架式结构，在Catia中完成三维模型建立，将其转化成IGS文件导入到ANSYS Workbench中，车架选用4130合金钢，弹性模量为2.11E11Pa，泊松比为0.279，密度为7850 kg·m-3，屈服强度为785MPa，强度极限930MPa。
文中将车架的CATIA模型导入到ANSYS Workbench中，进行模型简化处理[2]。
网格划分是有限元分析前处理中的关键步骤，对后面分析的结果有重要影响。
在进行网格划分时，本文对一些主要的受力部位进行网格细化，取1mm的网格大小，对一些非重要受力部位统一采用10mm的网格大小来进行划分，在保证分析精确度的同时还可以提高整个网格分析的效率。
划分结果为分成7809个节点，4423个单元[3]。
2车架工况分析2.1弯曲工况分析：弯曲工况是指赛车在满载状态下匀速行驶的状况。
计算弯曲工况时，由于车辆行驶的动态效应，车架承受的实际载荷需乘上一个动载因数，一般为 2.0-2.5，本文取 2.5，车架静态工况加载方式为：重力场加载800N;座舱底杆集中载荷1875N;发动机固定杆集中载荷2000N;差速器支撑杆集中载荷300N。
在分析中忽略对整车分析影响较小的零件，重力加速度取10m/s?[4]。
FSC赛车车架的静态结构与模态分析
FSC赛车车架的静态结构与模态分析阎力;史青录;连晋毅【摘要】以太原科技大学万里车队自主研制的首辆FSC赛车车架为研究对象,基于CATIA和Hy-perMesh软件平台,分别建立车架的几何模型和有限元模型,利用有限元原理对车架进行多工况下的静态结构与自由模态分析.分析结果表明,车架强度与刚度均符合要求,同时车架低阶固有频率未与外界激励重合.避免了共振现象.经验证,该设计安全可靠,可为我校日后参赛提供保障.【期刊名称】《太原科技大学学报》【年(卷),期】2017(038)002【总页数】6页(P98-103)【关键词】FSC赛车;车架;刚度;静态分析;模态分析【作者】阎力;史青录;连晋毅【作者单位】太原科技大学机械工程学院,太原030024;太原科技大学机械工程学院,太原030024;太原科技大学机械工程学院,太原030024【正文语种】中文【中图分类】U469.696大学生方程式汽车大赛起源于美国，是一项由高等院校在校生参加的汽车设计与制造竞赛，简称FSAE(Formula SAE)，目前全球已有10余个国家举办，2010年中国汽车工程学会将该项赛事引入国内并命名为FSC [1]。
在FSC项目中，车架是支承车身的基础构件，作为安装基体，它承载并连结所有的系统组件(包括发动机、传动、悬架等)，同时承受这些组件的重量和传递给车架的各种复杂载荷。
因此，车架性能的优劣将影响整车的表现[2]。
现针对我校首辆FSC赛车车架，简述其设计流程并分析在多种典型工况下的静态结构与模态特性。
1.1 车架形式FSC赛车车架的结构形式主要包括空间管阵式、单体壳和混合式(前单体壳后空间管阵)三类。
单体壳重量轻、扭转刚度大，但成本高昂、设计复杂、工艺要求高、维修困难，目前国外车队运用较多。
相对而言，空间管阵式车架结构简单、成本低廉、方便制造、易于维修，现阶段国内FSC赛车车架仍普遍采用该传统形式进行设计和优化，并以此作为单体壳的低成本可持续替代品。
YX-5 FSC赛车悬架设计与制作毕业设计
第1章绪论YX-5 FSC赛车悬架设计与制作毕业设计第1章绪论1.1 课题背景1.1.1 大学生方程式赛车的总体概述大学生方程式汽车大赛，首次举办与1981年，在此之后在各国汽车工程协会的帮助下使其蓬勃发展，使得更多的大学生参与其中，通过这个平台锻炼自己的能力，提高自己的专业技能，对汽车专业有了更深的了解。
同时，赛事也要求参加比赛的大学生对整辆赛车的设计于制作要在一年之内完成，并且要严格满足大赛的规则，还要具有一定的操控性能。
我国首次于2010年进行FSC比赛，这项赛事在中国大学生中广受欢迎，取得了较大的成功。
第一届比赛共有20支车队参赛，以后规模逐渐扩大，到第六届已有超过60支车队报名参赛。
大赛包括主要包括静态项目与动态项目，而静态项目又包括技术答辩、市场营销、成本答辩。
在技术答辩与成本答辩当中，不仅仅要考验队员对专业知识的掌握，对整辆赛车的了解，还要求队员要有足够优异的表达能力，从而使技术裁判对赛车有了感官的认知。
动态赛包括耐久赛、直线加速、高速避障等，同学们制作的赛车的性能通过这样的动态赛才能展现出来。
裁判通过各个车队在各个赛事中的综合表现进行评分，从而评判各校赛车队的性能，得出各个车队的成绩。
通过这项赛事，同学们可以更多的了解到赛车运动、市场营销等方面的知识，同时激发更多同学的兴趣，使其参与其中。
在制作赛车的过程当中，学生可以将书本上学到的知识与实践相结合，综合提高自己的专业知识。
1.1.2大学生方程式赛车的研究意义当前，中国的汽车工业已经蓬勃发展，但是还不是真正的汽车技术强国。
而中国从汽车制造大国向技术强国迈进，已成为国人迫切的目标，而人才的培养至关重要。
1燕山大学本科生毕业设计中国大学生方程式赛车活动组织举办的目的就是对汽车专业人才的培养。
在整车的设计阶段，培养了学生的设计能力提高了他们的专业素养。
只有当学生对专业知识有了一定的积累，对整车系统有了一定的把握才能够独立的去完成对某一个系统的设计，包括这个系统的零部件；在赛车零件的加工阶段又使学生对加工工艺有了更深的了解。
【分析】车架刚度及强度的有限元分析
【分析】车架刚度及强度的有限元分析展开全文车架是汽车主要的承载部件，汽车大部分部件如：动力总成、驾驶室、货箱和车桥等都与车架直接相连。
因此车架就必须具有足够的刚度和强度以保证有承受冲击载荷和忍受各种工况的能力。
由于车架本身结构的复杂性。
无法用传统的计算方法实现对车架的精确计算，而随着计算机技术发展所逐渐兴起的有限元方法可有效地计算车架在各种工况下的响应。
进而为后续设计提供有力的理论依据。
有限元法的基本思想是将一个复杂的结构拆分成有限个单元，对这些单元分别进行分析。
建立位移与内力之间的关系，以变分原理为工具，将微分方程化为代数方程，再将单元组装成结构。
形成整体结构的刚度方程后再进行计算。
目前大多的车架有限元分析在模拟车架组成梁之间的连接时，大都采用点对点刚性连接直接将其连接，这种模拟方法相对于实际情况误差较大。
本文采用MPC184单元设计了合理的连接模拟形式。
相对而言可降低结果误差。
1 有限元模型的建立以某边梁式车架为研究对象，其由左右分开的两根纵梁和若干根横梁组成。
纵梁和横梁是由薄壁型钢制成，再通过焊接和铆接而形成整体。
在有限元前处理软件Hypermesh中对车架进行单元划分。
忽略半径5 mill以下的孔、过渡圆角、倒角及2 mill以下的搭接边上的凸台。
单元选用二维4节点壳单元Shell43，Shell43单元可有效地模拟一定厚度的板壳及其线形和弯曲变形。
单元每个节点均具有6个自由度，即，y,z向平动自由度和绕，y，轴的转动自由度。
在平面内变形为线性变形，对于非平面的情况单元采用对组成向量进行混合插补的方法。
从而使对车架的模拟更为合理。
纵梁、横梁及其连接板之间的铆钉连接，选用如图l所示的连接模拟方式。
采用刚性连接单元MPC184单元MPC184单元是由一组通过使用拉格朗日算法来实现运动学上的约束的多点约束单元组成。
可用于模拟两个变形体之间的刚性约束或常在工程实际应用中被用来作为传递力和力矩的刚性组件。
FSC赛车双横臂悬架受力与有限元分析
研究 对象 ， 运用 Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ软件 对双 横臂 悬架杆 件 进行受 力分 析 ， 并结合 Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ的有 限元分析 保 证悬 架 的
强度 ， 软 件分 析结 果表 明 ， 其 较高 的安 全 系数 足 以确保 赛 车 的安 全性 能 。
１ 前 悬 架 结 构
Ｆ Ｓ Ｃ赛车 前悬 架采 用不 等长 双 横 臂悬 架 结 构形 式 ， 悬 架 模 型 图如 图１ 所 示 。前 悬 架采用 拉 杆 式结 构 形 式 ， 悬架 具 有 左 右对 称 性 ， 其 中，
Ｆ 为上 Ａ 臂 ， Ｆ 为下Ａ 臂 ， Ｆ 册为 拉杆 。
２ 悬 架 受 力 分 析
１ ２
青 岛大 学 学 报 （ 工程技术 版）
第 ２ ８卷
抱死 （ 不论 是 同时抱死 或分 别前后抱 死 ） ， 此时 ， 地面作 用 于前 后 轮的法 向力 Ｆ Ｆ 。 ： 分别 为
Ｉ Ｆ ＝ （ ６ ＋ 以） ｛ １ Ｆ 一 （ Ｒ 一 ）
＇ ～
中 图 分 类 号 ：Ｕ４ ６ １ ． １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
中 国大学生 方程 式汽 车大 赛 （ 简 称“ 中国 Ｆ Ｓ Ｃ ” ） 是 一项 由高 等 院校 汽 车 工程 或 汽 车 相关 专 业 在 校学 生
组 队参 加 的汽车 设计 与制 造 比赛 ， ２ ０ ０ ９年 １ Ｏ月 正式启 动 ， 其 目的是 通过 全方 位 考核 ， 提 高学 生们 的设计 、 制
型进 行受 力分 析 ， 同时在 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗｏ ｒ ｋ ｓ 软件中， 建 立管 件模 型 并 导 入 Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ软 件 中进 行 有限元 强度 分 析 ， 分 析结 果表 明 ， 杆 件最 大应 力为 ３ ６ ． ４ ７ ８ ＭＰ ａ ， 远 小 于碳纤 维管材 料 的
基于有限元的FSAE赛车车架的强度及刚度计算与分析
第17卷 第4期厦门理工学院学报V o.l 17 N o .42009年12月Journal o f X ia m en U n i versity o f T echno l ogyD ec .2009¹ 一级方程式汽车工程学会.2009Fo r mu l a S A E ÒR ules ,2009.1[收稿日期]2009-09-01 [修回日期]2009-11-09[作者简介]于国飞(1963-),女,吉林长春人,副教授,博士,从事汽车运动学、运动学/C A E 方面研究.基于有限元的FS AE 赛车车架的强度及刚度计算与分析于国飞,黄红武,吴俊辉(厦门理工学院机械工程系,福建厦门361024)[摘 要]在新型赛车的开发设计中,计算与分析车架结构合理性及其结构静态强度和刚度,是一项重要工作.以我院开发的第二代FS A E 赛车车架为例,对其进行静力学分析,计算赛车车架的强度和刚度,保证赛车车架结构强度等要求,对提高整车性能具有一定的参考价值.[关键词]F S AE;车架;有限元;强度;刚度[中图分类号]U 46916+96;O 241182[文献标志码]A [文章编号]1008-3804(2009)04-029-04FS AE 赛车车架属于非承载式车身,所以车架结构强度影响整车的性能,如安全性、动力性、操纵稳定性等,它是整车安装的基础,必须确保车架强度、刚度.现以我院自主设计与制造的第二代赛车车架为例,计算与分析其静态强度、刚度.1 车架的结构特点及其要求本此设计的赛车是为参加国际大学生方程式而准备的,赛事对赛车各主要部分均有详细而严格的技术要求¹:1)车架必须有一主圈,围绕着驾驶员躯体周边并在其后面的翻车保护杆,而且,必须是一段未经切割的,连续的、封闭钢管.外径尺寸为2510mm.2)同时需有一前圈,位于司机的腿上方,靠近方向盘的翻车保护杆.外径尺寸为2510mm.3)具有被动安全性结构,翻车保护杆支撑和侧面碰撞结构,一种位于前保险杆前面防撞块,可以变形并吸收能量的装置.4)前保险杆)))一种平面结构,确定了车架主要结构框架的前平面和功能,旨在保护驾驶员的脚部.5)前仓壁及其支持系统,所有车架单元和导架及支撑的结构规定.根据以上要求,利用三维设计软件建立了第二代赛车车架的几何模型如图1所示.2 车架有限元模型目前,利用计算机技术,采用数值方法求解工程中的问题,已是行之有效的办法,而利用有限元法解决机械工程与汽车等方面的工程问题,是最经济和节省时间的[2].在建立有限元模型之前,需要完成的工作有:厦门理工学院学报2009年1)分析明确所研究对象的结构特点:如前所述确定求解对象的技术条件要求、结构型式和尺寸要求、边界条件、载荷施加等,利用C AE 分析软件与三维建模软件的接口技术,将其三维几何模型的I GES 格式导入HYPERMESH 软件中.2)HYPER M ES H 软件最显著的特点是具有强大的有限元网格的前、后处理功能,以不同截面形状钢管材料制成的赛车车架,选择单元类型时,以梁单元为主,少数的壳单元.为了方面施加载荷和边界约束,在确定单元尺寸过程中,可将低层车架单元网格划分细密些,单元尺寸约为50mm.而上层车架单元网格划分的粗些,单元尺寸在200~300mm 之间.在前圈和主圈及底层有曲线要求的部分,为保证计算的精度,网格划分更细些.在低层有三处增加了三角板支架,采用壳单元模拟,壳单元和梁单元之间用刚性单元模拟焊接关系.定义材料属性及几何模型的简化处理,形成网格,即有限元模型,如图2所示.3)根据事先对各主要部件质量的称量,汇总相关零部件质量如表1所示.按表1中的质量在相应部位施加载荷,确定边界条件,形成计算数据文件.指定分析类型,如静态或动态分析,执行求解计算.表1 主要零部件质量测量值Tab .1 Ma ss measuring va lue o f m i po rtant par t s零部件名称质量/kg 零部件名称质量/kg 车架30轮胎7.68发动机49座椅5.50速器+链轮+支座5.66车身12链条1.12油箱9.50半轴8.20安全带+驾驶员62.104)后处理工作.读取计算结果文件,在后处理器中,观察分析结构变形情况和有关各物理量的分布云图等.3 车架静强度计算与分析对所建立的有限元模型提交计算,分析车架的综合变形云图,综合应力分布云图,分别如图3和图4所示.从图中可知,车架的最大变形量为3107e-07mm.#30#第4期于国飞,等:基于有限元的FS A E 赛车车架的强度及刚度计算与分析从图3中可以看出,车架在前后部分变形较小,在中部变形较大,因为赛车的大部分的质量加在中间的部分.车架前部和后部的刚度较大,中部的刚度较小.从整体结构上看,这样的强度分布是比较理想的[5].这是因为车架前部较大的刚度可以有效地减小车架变形对汽车转向几何特性的影响,有利于汽车的行驶操纵稳定性.对于车架后部而言较大的刚度有利于后轴的轴转向和保证整车的行驶稳定性.而车架中部较小的刚度则有利于改善车架整体的应力状况,并起到良好的缓冲作用.图4可以看出,车架某单元的综合最大应力为481728M Pa .车架材料选用16M n ,泊松比:C =013,许用应力[R ]=245MPa ;通过分析可以看出,车架整体变形量很小,变形分布比较合理,满足设计要求.4 车架结构刚度计算分析考虑4种工况下车架结构扭转刚度的计算[1].固定约束点和位移约束点的节点号,主、副对角线的定义如图5所示.1)将后悬架支撑位置处施加固定约束,前悬架左右两支撑点处分别在Z 方向和-Z 方向施加20m m 的位移约束,计算出两个前悬支撑点(节点号113和120)的支反力,即可计算出车架的扭转刚度.计算公式如下:节点113上的Z 向支反力为F 1=41031@106N 节点120上的Z 向支反力为F 2=31975@106N 所以前轴上的扭矩为:T =F 1@L /2+F 2@L /2(1) 前轴的扭转角为:H 1=(D 1-D 2)180/(L P )(2)其中L 为两个位移约束之间跨距,此处即是前轴轮距:L =01370m;T =1148111@106N #m;D 1=0102m;D 2=-0102m .所以前轴的扭转角H 1=611972deg .因后轴的扭转角约为0,故整车的扭转角H U H 1=611972deg 整体的扭转刚度为:K =T /H =(1148111@106)/6.1972=2.389@105N #m /deg (3) 2)在前悬架支撑位置处施加固定约束,后悬架左右两支撑点处分别在Z 方向和-Z 方向施加20mm 的位移,计算出两个后悬支撑点(节点号528和535)的支反力,即可计算出车架的扭转刚度.此工况下的扭转变形如图6示.3)主对角线(左前轮与右后轮连线)上车轮施加固定约束,右前轮与左后轮两支撑点处分别在Z 方向和-Z 方向施加20mm 的位移.计算出两个悬架支撑点(节点号528和120)的支反力,即可计算出车架的扭转刚度.#31#厦门理工学院学报2009年4)副对角线(右前轮与左后轮连线)上车轮施加固定约束,左前轮与右后轮两支撑点处分别在Z 方向和-Z 方向施加20mm 的位移,计算出两个悬架支撑点(节点号535和113)的支反力,即可计算出车架的扭转刚度.其他3种工况的扭转刚度的计算方法同第一种工况的计算方法,汇总上述4种工况的边界条件、约束反力和扭转刚度的计算结果见表2.表2 4种工况下扭转刚度的计算Tab.2 Ca lcu lation o f t o rsi o na l stiffne ss under f ou r cond itions条件工况Ñ工况Ò工况Ó工况Ô固定节点号528113113120535120535528约束反力/N F 113=4.031@106F 528=6.172@106F 120=9.238@105F 113=8.222@105F 120=3.975@106F 535=6.082@106F 528=1.709@106F 535=1.529@106跨距(横向)/m L =0.37L =0.3L =0.335L =0.335扭转刚度/(N #m #deg-1)K 1=2.389@105K 2=2.405@105K 3=6.44@104K 2=5.907@104与车架标准值相比[4],所设计的赛车车架扭转刚度在正常范围之内,而且,车身覆盖件对扭转刚度有一定程度的提高,因此,所设计赛车车架的扭转刚度可满足要求.5 结论1)计算了第二代FSAE 赛车车架静态结构强度,结构最大应力为481725M Pa ,小于车架材料的许用应力[R ]=245M Pa ;最大变形量为3107e-07mm .2)计算了四种工况下,赛车车架的扭转刚度,结果表明车架的扭转刚度可满足要求.3)鉴于结构静强度的余量,可对车架结构进行优化设计.[参考文献][1]陈国华.汽车车门静态强度刚度计算与分析[J].机械制造与自动化,2006,35(6):21-24.[2]武思宇,罗伟.AN S Y S 工程计算应用教程[M ].北京:中国铁道出版社,2004:25-36.[3]张德平,徐泽古,徐斌.客车车身骨架有限元分析[J].客车技术与研究,2008,30(3):25-36.[4]梁剑,刘颖.车架静力试验与有限元静力分析[J].机械研究与应用,2005,22(6):72-73.[5]梁新华,朱平,林忠钦,等.有限元法与试验法相结合进行客车车架结构分析[J].机械设计与研究,2004,25(6):65-66.F i nite E le m ent Calculation and Analysis of FASERace Car p s Fra m e Strength and StiffnessYU Guo -fe,i HUANG H ong -wu,WU Jun -hui(D epart m ent o fM echan ica l Eng i neer i ng,X i am en U nivers it y of T echno logy ,X i am en 361024,Chi na)A bstract :It is i m portan t to i d entif y the feasi b ility of the fra m e struct u re of a race car and w or k out its sta-t ic strength and stiffness .The fra m e streng th and stiff n ess of the second generati o n FSAE race car designed by XMUT is calcu lated to ensure that its struct u ra l strength is up to scratch to i m prove the perfor m ance o f the race carK ey words :FSAE ;fra m e ;finite e le m entm ethod ;strength ;stiffness#32#。
汽车车身结构的强度与刚度分析
汽车车身结构的强度与刚度分析汽车的车身结构是保证安全和性能的基础之一。
车身的强度和刚度对汽车在碰撞、行驶和悬挂系统上承受的力量和压力至关重要。
本文将分析汽车车身结构的强度和刚度，并探讨对车辆性能和安全的影响。
一、强度分析汽车车身的强度是指其在受到外部力量作用下不发生破坏的能力。
强度分析需要考虑车身所承受的各种载荷，如碰撞、颠簸、悬挂系统的负载等。
其中，碰撞是最重要的考虑因素之一。
1. 碰撞强度分析碰撞是指车辆在发生事故时所受到的撞击力。
车身的碰撞强度取决于车身所采用的材料、结构设计和制造工艺等。
高强度钢材料的运用可以提高车身的碰撞强度，并减少碰撞事故对乘车人员的伤害。
2. 抗压强度分析抗压强度是指车身在受到压力作用下不发生破坏的能力。
汽车行驶中会受到来自地面的压力，而高强度材料和合理的结构设计可以提高车身的抗压强度，确保车辆在不同路面条件下的稳定性和安全性。
二、刚度分析汽车车身的刚度是指其抵抗形变的能力。
刚度分析需要考虑车身在行驶过程中受到的扭转、弯曲和弯矩等力的影响。
1. 扭转刚度分析扭转刚度是指车身在受到扭转力作用下不发生过大形变的能力。
合适的车身刚度可以提高汽车的操控性能和行驶稳定性。
2. 弯曲刚度分析弯曲刚度是指车身在受到弯曲力作用下不发生过大形变的能力。
合理的材料选择和结构设计可以提高车身的弯曲刚度，从而提升汽车的稳定性和乘坐舒适性。
3. 弯矩刚度分析弯矩刚度是指车身在受到弯矩力作用下不发生过大形变的能力。
弯矩力通常来自于车辆行驶过程中的颠簸和不平路面，因此，合适的刚度设计可以提高车身的抗颠簸性能和悬挂系统的工作效果。
三、强度与刚度的影响汽车车身的强度和刚度不仅影响车辆的性能，还直接关系到乘员的安全。
1. 性能影响强度和刚度的增加可以提高汽车的操控性能、加速性能和制动性能。
车身的扭转刚度和弯曲刚度决定了车辆在转弯和行驶过程中的稳定性和响应灵敏度。
2. 安全影响强度和刚度的提高可以增加车辆在碰撞事故中乘员的保护能力。
基于ANSYS的大学生方程式赛车车架强度与刚度分析
摘要：以钦州学院FLYERS 车队第一代方程式赛车车架为研究对象，运用CATIA 建立模型，基于ANSYS 对车架满载状态下，分别对车架弯曲、扭转、制动、转弯及起步加速工况进行强度和刚度分析，检验分析数据，满足设计要求。
保证赛车在行驶过程中结构稳定。
关键词：ANSYS ；车架；强度；刚度中图分类号：TP391.72文献标识码：A文章编号：1009－9492(2017)06－0069－05Strength and Stiffness Analysis of College Student's Formula Car FrameBased on ANSYSNI Xiao-jian 1，CUI Chuan-zhen 1,2，LIN Bin 3（1.School of Mechanical &Naval Architecture ，Ocean Engineering ，Qinzhou 535000，China ；2.Guangxi Colleges andUniversities Key Laboratory Breeding Base of Coastal Mechanical Equipment Design ，Manufacturing and Control ，Qinzhou University ，Qinzhou 535000，China ；3.Liuzhou Automotive Test Co.，Ltd.，Liuzhou545000，China ）Abstract:In this paper ，Qinzhou University FLYERS team first generation racing car as the research object ，using the CATIA model ，the ANSYS of the frame based on the load condition ，respectively analyzed the frame bending and torsion ，braking ，turning and accelerated conditions of strength and stiffness ，the test data met the design requirements.It ensured the stability of the car in the course of travel.Key words:ANSYS ；frame ；strength ；stiffness基于ANSYS 的大学生方程式赛车车架强度与刚度分析*倪小坚1，崔传真1,2，林斌3（1.钦州学院机械与船舶海洋工程学院，广西钦州535000；2.广西高校临海机械装备设计制造及控制重点实验室培育基地，广西钦州535000；3.柳州汽车检测有限公司，广西柳州545000）DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2017.06.021*广西高校科学技术研究项目（编号：KY2016LX421）0引言中国大学生方程式汽车大赛(简称中国“FSC ”)是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校本科生及研究生组队参加的汽车设计与制造的比赛[1]。
赛车人机及车架扭转刚度分析
168AUTO TIMEAUTO PARTS | 汽车零部件赛车人机及车架扭转刚度分析于洋 宋振宁 梁振康 林楚绵 谢沛烁肇庆学院，机械与汽车工程学院 广东省肇庆市 526000摘 要： 本文以2021年肇庆学院鲲鹏方程式赛车为研究对象，借助CATIA V5人机工程学分析模块与Workbench有限元分析模块，对车架进行仿真分析。
首先通过CATIA V5人体模型构造HBR 模块，保证车手驾驶过程中视野和活动范围符合FSEC 规则要求，确定车手驾驶姿态；进一步选择出车架管件的合适材料；最后通过Workbench 有限元分析，分析车架的扭转刚度，为赛车可以安全参赛提供保障。
关键词：FSEC 车架 人机工程 扭转刚度1 引言根据2021中国大学生方程式汽车大赛规则，车架是承载所有零部件以及承受所有载荷的载体。
车架决定车架的扭转刚度是整车在行驶过程中安全性能的重要指标之一，因此赛车车架在设计过程中要着重分析车架的扭转刚度。
人机工程学是将车手的实际生理特征作为驾驶舱设计的重要参数也是衡量一辆车是否安全的重要指标，在FSEC 规则中明确对车手视野做了相关规定。
所以合理的设计，对车手的安全及驾驶体验尤为重要。
本文围绕FSEC 的规则对参赛车架进行相关分析及优化。
2 建立车手人体尺寸模型人机工程学是从人的生理和心理特点出发，研究人-机-环境的相互关系和相互规律以优化人-机-环境 系统的一门学科[1]。
为了解决“人-机-环境”之间的相互作用问题。
CATIA V5提出了人机设计与分析的解决方案，并被集成为四大模块：人体模型构造器HBR,人体模型测量编辑HME,人体姿态分析HPA 以及人体行为分析HPA [2]。
虽然CATIA 中人体模型数据极其丰富，但大多都是国外人体数据为主，显然无法提取出符合肇庆学院鲲鹏方程式赛车队车手的数据，所以我们取其中亚洲人的数据结合2名车手具体数据，将建立的人体模型最大程度接近真实车手。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中国大学生方程式汽车大赛 （ 简称中国“ Ｆ Ｓ Ｃ ” ） 是一项 由高等 院校汽车工程或汽车相关专业在校 本科 生及研 究生组队参加 的汽车设计与制造的 比 赛。 大赛要求 自 行设计和制造出一辆在加速、 制动 、 操控性等方面具有优异表现的小型单座休闲赛车， 并能够完成全部或部分赛事环节的比赛。
Ｖ ｏ １ ． ３ ３ ， Ｎｏ ． ６ Ｄｅ ｃ ． ２ ０ １ ３
Ｆ Ｓ Ｃ赛车车架 的强度 及 刚度计算 与分析
张宝玉，韩忠 浩，杨 鹏
（ 辽 宁工 业大 学 汽车 与交 通 工程 学院 ，辽 宁 锦州 １ ２ １ ０ ０ １ ）
摘 要：以辽宁工业大学第一代赛车车架为研究对象，运用 Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ软件建立赛车车架 Ｃ Ａ Ｄ模型，并将其导
（ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ＆ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｊ ｉ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ １ ２ １ ０ ０１ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ， ｔ ｈ ｅ Ｃ Ａ Ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｒ ａ ｃ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｒ ｌ ｆ ａ ｍ ｅ ｗ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｃ Ａ Ｔ Ｉ Ａ ｓ ｏ ｔ ｆ ｗ ａ ｒ ｅ ， ａ ｎ ｄ
ｔ ｈ ｉ ｓ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ ｓ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ Ｆ Ｅ ｓ ｏ ｔ ｆ ｗａ ｒ ｅ Ｈｙ ｐ ｅ ｒ Ｍｅ ｓ ｈ ， ｈｅ ｔ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｉｔ ｎ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｉ ｓ ｒ ａ ｃ ｅ ｒ ’ Ｓ ｌａ ｆ ｍｅ ｉ ｓ ｇ ｅ ｎ ｒａ ｅ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｇ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｙ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｕ ｐ ， ｍｅ ｓ ｈ ｉ ｎ ｇ ， ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ． Ｉ ｎ ａ ｄ ｉｔ ｄ ｉ ｏ ｎ ， ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｓ ｉｆ ｔ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｗｅ ｒｅ ａ ｌ ｓ ｏ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ Ｓ Ｏ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｒ ｆ ｒ ａ ｅ ｍ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｍａ ｄ ｅ ｔ ｏ ｍｅ ｅ ｔ ｗｉ ｈ ｔ ｓ ｒ ｔ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ
ｓ ｔ ｉ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｒ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ．
Ｋｅ ｙｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｒ ａ ｃ ｉ ｎ ｇ ｃ ａ ｒ ａ ｍｅ ｌ ｆ ； ｉ ｆ ｉｔ ｎ ｅｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ； ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ｓ ｈ ； ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ； ｓ ｔ ｉ ｎｅ ｆ ｓ ｓ
入有限元软件 Ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ Ｍｅ ｓ ｈ中， 通过几何模型 的清理 、网格划分和约束与加载生成车架有 限元模 型， 进 而对 其强度
●
和刚度进行分析 ，保证赛车车架结构强度和刚度等要求 。 关键词 ：赛车车架 ：有 限元 ；Ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ Ｍｅ ｓ ｈ ：强度；刚度 中图分类号 ：Ｔ Ｕ ４ ６ ３ ． ３ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编号：１ ６ ７ ４ ． ３ ２ ６ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ － ０ ３ ７ ８ － ０ ５
析 ，以保证满足强度 、刚度和可靠性要求 ，使赛车 顺利参加 比赛。
１ 几何模 型与有 限元模 型
所研究的车架用于参加中国 “ Ｆ Ｓ Ｃ ” ， 其结构保 证符合文献 ［ １ ］ 中的关于车架的设计要求。 根据要求，在 Ｃ Ａ ： ｒ Ｉ Ａ中建立车架的几何模型。 近年来 ，利用有限元分析法解决机械与汽车领域 的 工程 问题 已成 为汽车企业提 高效率 与竞争力的必 要 手段 。作 为有 限元 产 品 ，Ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ Ｍｅ ｓ ｈ在 汽车 业 得 到广泛认同，是 目前顶级的 Ｃ Ａ Ｅ前处理工具之一， 可 以快速建立 高质量 Ｃ Ａ Ｅ 分析模型 。本文运用 Ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ Ｍｅ ｓ ｈ 对车架进行 了中面提取、几何清理、网
’
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｃ ｅ ｒ ｌ ｆ ａ ｍｅ ｏ ｆ Ｌ ｉ ａ ｏ ｉｎ ｎ ｇ Ｕｎ ｉｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｙ ｔ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｓ
第３ ３卷第 ６期 ２ ０ ｌ ３年 ｌ ２月
辽宁工业大学学报 （ 自然科学版）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ （ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｉ ｔ ｏ ｎ ）
Ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ Ｓ ｉ ｔ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ Ｃａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｉｏ ｔ ｎ ａ ｎ ｄ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ＦＳ Ｃ Ｒａ ｃ ｉ ｎ ｇ Ｃａ ｒ Ｆｒ ａ ｍｅ
ＺＨＡ Ｎ Ｇ Ｂａ ｏ － ｙ ｕ ， ＨＡＮ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ・ ｈ ａ ｏ ， Ｙ ＡＮＧ Ｐ ｅ ｎ ｇ