《车架有限元分析》.(DOC)

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车架有限元分析word版

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。

摩托车车架有限元分析数据参数模板

参数编号参数数据备注1
G摩托车整备质量/Kg 112包含油液2
d1前减震完全压缩时前轮轴中心距车头管下轴承中心竖直距离/mm 2403d2前减震完全压缩时地面车头管下轴承中心竖直距离/mm 4554e
前减震完全压缩时前轮轴中心距车头管下轴承中心水平距离/mm
2155(前减震完全压缩时)前轮轴中心沿车头管
角度方向至车头管上轴承中心距离（图中
长红线表示）/mm
5756(前减震完全压缩时)前轮轴中心沿车头管
角度垂直方向至车头管上轴承中心距离
（图中短红线表示）/mm
07前减震直径/mm
328
方向柱直径/mm 30注：9描述本款车的具体情况（新设计或在哪款基
础上改进的），发动机型号，最高车速等10后减震完全压缩后，后轮中心与减震点距
离L1、与吊架点距离L211指出车架上坐垫大致位置L3（即副乘员中
心位置与前轮轴水平距离L3），见下图2踏板车车架分析所需参数表
新设计，发动机153-7长轴，最高车速89
L1=330,L2=260
1200
见右图1包含内外径（一般取最小直径）
图1图2
前轮
后轮。

散装水泥运输车车架有限元分析

ＡＮＹ．Ｔｅａａｙｉｅｕｔｈｗｔａｅｆａｅｓｕｔｒｓｒｔｎ，ａｄｔｅｓｅｇｈｃｎｍｅｔｔｅｒｑｉｍｅｔ．ＴｉｈＳＳｈｎｌｓｓｒｓｌｓｓｏｔｒｔｃｕｉａｉａｈｔｈｍｒｅｏｌｎｔｎｔａｅｅｕｒｎｓｈｓａｈｒｈｅｓ
研究与分析
・
机械研究与应用・
散装水泥运输车车架有限元分析
姜雁雁
（威海市交通学校，山东威海２４０）６２０
摘
要Байду номын сангаас 车架作为非承栽式车身结构的主要承栽部件，要承担汽车的大部分载荷，其性能直接关系到整车性能的好
坏。文中用Ｐ／ｅｒＥ三维建模软件建立了半挂车车架的三维实体模型，并利用ＡＳＳ软件进行静态分析，ＮＹ分析结果表明，所设计的车架结构合理，强度能够满足要求，这不仅在其早期结构设计中有着重要的指导意义，而
车进行运输。在散装物料运输车中，应用最为广泛的是散装水泥运输车 … 。汽车车架作为汽车总成的一部分，承受着来自道
路及各种复杂载荷的作用，并且汽车上许多重要总成
在实际工作中，半挂车受载情况十分复杂，尤其是水泥载荷的施加较为困难，因此，分析之前应首先
ｐｉｅ．ｒｓｓ
Ｋｅｒｓｅ —ｔａｌｒｒｅ；ｆｉｌｍｅｔｙｗｏｄ：ｓｍｉｒｉ；ｆａｅｍｉｔｅｅｎｎｅ

车架有限元分析

1前言车架是汽车的主要部件。

深人解车架的承载特性是车架结构设计改进和优化的基础。

过去汽车设计多用样车作参考,这种方法不仅费用大,试制周于精确解。

因此,正确建立结构的力学模型,是分析期长,而且也不可能对多种方案进行评价。

现代车架设计已发展到包括有限元法、优化、动态设计等在内的计算机分析、预测和模拟阶段。

计算机技术与现代电子测试技术相结合已成为汽车车架研究中十分行之有效的方法。

实践证明,有限元法是一种有效的数值计算方法,利用有限元法计算得到的结构位移场、应力场和低阶振动频率可作为结构设计的原始判据或作为结构改进设计的基础。

2车架的静态分析力学模型的选择有限元分析的基本思想,是用一组离散化的单元组集,来代替连续体机构进行分析,这种单元组集体称之为结构的力学模型;如果已知各个单元体的力和位移(单元的刚度特性),只需根据节点的变形连续条件与节点的平衡条件,来推导集成结构的特性并研究其性能。

有限元的特点是始终以矩阵形式来作为数学表达式,便于程序设计,大量工作是由电子计算机来完成,只要计算机容量足够,单元的剖分可以是任意的,对于任何复杂的几何形状,多样化的载荷和任意的边界条件都能适应。

然而,由于有限元是一种数值分析方法,计算结果是近似解,其精度主要取决于离散化误差。

如果结构离散化恰当,单元位移函数选取合理,随着单元逐步缩小,近似解将收敛于精确解。

因此,正确建立结构的力学模型,是分析工作的第一步目前采用有限元分析模型一般有如下两种:梁单元模型和组合模型等。

梁单元模型是将车架结构简化为由一组两节点的梁单元组成的框架结构,以梁单元的截面特性来反映车架的实际结构特性。

其优点是:划分的单元数目和节点数目少,计算速度快而且模型前处理工作量不大,适合初选方案。

其缺点是:无法仔细分析车架应力集中问题,因而不能为车架纵、横梁连接方案提供实用的帮助。

组合单元模型则是既采用梁单元也采用板壳单元进行离散。

在实际工程运用中,由于车架是由一系列薄壁件组成的结构,且形状复杂,宜离散为许多板壳单元的组集,其缺点是前处理工作量大,计算时间长,然而随着计算机技术的不断发展,这个问题已得到了较好的解决,而且由于有大型有限元软件支撑,巨大的前处理工作量绝大部分可由计算机完成,也不是制约板壳元模型实际运用的困难了。

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。

某车型车架的有限元分析。开通一报告

开题报告某车型车架的有限元仿真分析一、选题的目的及研究意义车架也称大梁，车架是汽车各总成的安装基体，它将发动机、底盘和车身等总成连成一个整体，即将各总成组成为一辆完整的汽车。

同时，车架还承受汽车各总成的质量和有效载荷，并承受汽车行驶时所产生的各种力和力矩，即车架要承受各种静载荷和动载荷。

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。

具有足够的强度和刚度以承受汽车的载荷和从车轮传来的冲击。

车架在实际环境下要面对4种压力即：负载弯曲、非水平扭动、横向弯曲、水平棱形扭动。

要评价车架设计和结构的好坏，首先应该清楚了解的是车辆在行驶时车架所要承受的各种不同的力。

如果车架在某方面的韧性(stiffness)不佳，就算有再好的悬挂系统，也无法达到良好的操控表现。

汽车车架静力学分析主要包括弯曲和扭转两种工况，这是评价车架质量最重要的指标。

采用牵性力学理论及有限元原理，利用大型通用有限元分析软件ANSYS 对某车型车架在弯曲、扭转两种工况下进行力学分析，得出了在弯曲和扭转工况下某轿车车架的刚度变化。

并对不同荷载情况下的车架不同部位的应力、位移进行较为全面的数值模拟，为对车架的强度分析提供参考和依据。

由此可见车架对汽车的重要性，采用ANSYS对汽车车架进行结构优化设计，可以对结构的动态特性作出评价。

同时对车架的模态分析结果进行验证，使车架结构在原有基础上得以分析并优化，以保证车架的安全性精简性等。

二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势及研究方法等.1.研究现状：目前，国内对汽车车架的设汁与研究已经从主要依靠传统的经验分析设汁方法逐渐发展到有限元等现代设计方法，但是尚未像汽车整车和主要零部件的参数确定那样广泛应用优化设计方法。

所以汽车车架结构参数化设计与优化仍是近些年的重要研究领域。

2．发展趋势：有限元分析技术能够满足用户对车架的应力分布的需要，结构优化技术能够为车架的设计提供更合理的设计尺寸。

【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。

汽车车架的有限元分析

定，同时两前轮分别输入向下和向上的指定位移。
约束后轮６个位移。两前轮在Ｚ方向分别输入方向相反的位移。分析的车架应力、移结果如图６和位
（４和图５。图）
被模拟为准静态载荷时需要引人动载荷系数。（）曲工况１弯
弯曲分析工况模拟满载状态下，四轮着地使汽
车在良好路面上匀速直线行驶的状态。通过有限元
图２纯弯曲工况车架应力分布云图
图３纯弯曲工况车架位移图
２３静强度分析．
２有限元模型的建立和分析
２１有限元模型．
本设计所选用的载货汽车的载重量为５。对该ｔ
车车架使用四节点单元进行分析，单元长度为
５ｍ０ｍ。材料属性中的密度为７０ｋ／、泊松比为８０ｇｍ，
车架的静强度分析一般仅考虑纯弯曲工况和
０、．弹性模量为２６ｌＰ。车架有限元模型如图１３．ｅａ０１
所示。
弯扭工况。其中纯弯曲工况是车辆的四个车轮在同水平面时的静力工况；弯扭工况是车辆的四个车
一
轮不在同一水平面时的静力工况，中左前轮和右其后轮同时抬起时的静力工况是一种比较恶劣的弯扭联合工况。
在良好路面下匀速直线行驶时的应力分布和变形
情况，并进行汽车车架结构的强度和刚度校核。
分析计算时，约束前后车轮垂直方向的位移。
最大应力值１１Ｐ４Ｍａ最大位移３５ｍ．ｍ２

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

XXX车架有限元分析

XXX车架有限元分析近年来，汽车行业的发展可谓突飞猛进。

为了提高汽车的安全性能和稳定性，车架的设计变得尤为重要。

在汽车设计中，车架的主要任务是提供强度和刚性支撑，以保护车辆乘员和其他部件免受碰撞产生的冲击。

而有限元分析（FEA）是一种有效的工具，可以帮助工程师们评估车架在不同条件下的强度和稳定性。

有限元分析是一种数值计算方法，将复杂的结构划分成无数小的有限元素，通过在每个元素上施加约束和载荷，来模拟结构的行为。

在车架的有限元分析中，主要考虑的是车架的静态刚度和动态响应。

首先，在车架的有限元分析中，需要确定车架的材料性质。

车架通常是由钢材制成，因为钢材具有较高的强度和刚度。

然后，根据车架的几何形状和设计要求，将车架划分成许多小的有限元素。

每个元素都有其特定的物理属性，如材料类型、密度、弹性模量等。

在分析过程中，需要先施加各个节点上的载荷，并确定约束条件。

载荷可以是车辆自身的重量和负载，也可以是外部施加的碰撞力。

约束条件可以是车轮的固定位置或其他支撑点。

然后，利用有限元分析软件求解得到车架在不同应力下的变形情况。

通过有限元分析，可以评估车架在各种工况下的强度和刚度。

在静态刚度方面，可以评估车架在静止状态下的刚性支撑效果。

而动态响应方面，则可以模拟不同道路条件下车架的变形和振动情况。

有限元分析还可以用来进行优化设计。

工程师可以根据分析结果对车架的材料选择、结构形式和连接方式等进行调整，以提高车架的性能。

例如，在车架设计中可以采用钢材和其他高强度材料的复合结构，以提高刚度和强度。

此外，在连接部位采用焊接、螺栓等方式，可以提高连接的牢固度和稳定性。

总之，有限元分析是现代汽车设计中必不可少的工具之一、通过对车架的有限元分析，可以评估车架的强度和稳定性，为车架的设计和优化提供科学依据，从而提高汽车的安全性能和稳定性。

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 (5)1.1汽车车架介绍 (5)1.2国内外研究现状 (6)1.3研究意义及目的 (7)第2章软件介绍 (9)2.1 UG简介 (9)2.1.1 UG发展综述 (9)2.1.2 UG软件的优势 (9)2.2 ANSYS简介 (10)2.2.1有限元软件ANSYS发展综述 (10)2.2.2 ANSYS的技术特点 (10)2.2.3 ANSYS的功能 (11)第3章车架的建模 (13)3.1车架结构的简化 (13)3.2实体车架模型的建立 (13)第4章车架的有限元分析 (17)4.1 静力分析基础 (17)4.2车架静力学分析模型的建立 (18)4.3 悬架的模拟 (22)4.4 载荷的处理 (23)4.5车架静力分析工况及约束处理 (24)4.5.1 满载弯曲工况分析 (25)4.5.2 满载扭转工况分析 (30)4.5.3 满载制动工况分析 (33)4．5.4满载转弯工况分析 (34)第5章传统车架计算方法与有限元法比较 (37)第6章论文总结 (41)致谢........................................................ 错误!未定义书签。

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。

特种车架结构强度有限元分析

收稿日期:2005—03—10作者简介:王晓东(1964-),男,辽宁抚顺市人,讲师,主要从事机械电子工程方面研究.【应用研究】特种车架结构强度有限元分析王晓东(营口职业技术学院,辽宁营口115000) 摘　要:特种车架是特种汽车承载的重要部件,对其进行结构有限元分析具有实际意义.借助有限元分析软件,采用混合建模方法建立了有限元模型并得到全局应力分布云图,对主要部件进行进一步分析,得到满足强度和刚度设计要求的结论,并提出改进方案.关键词:特种车架;有限元模型;有限元分析;结构强度中图分类号:O241182 文献标识码:A 文章编号:1008-5688(2005)04-0087-030　引言特种车架是特种载重汽车的一个重要承重部件,它的刚度和强度对整车正常工作具有非常重要的意义;同时,它又有非常复杂、受空间力系影响的超静定结构[2].由于特殊的要求,特种载重车的车架在设计时为满足特殊承载结构的要求,有时要降低对强度和刚度的要求,所以,对其进行强度分析有理论意义和实际应用意义.自20世纪80年代以来,国内汽车行业将有限元应用于车架的计算和分析[1]、[2],本文用结构综合法对结构复杂的特种车架进行研究分析.1　车架结构有限元分析111　车底架的结构分析车底架由纵梁、横梁、斜梁、短梁和承载圆环组成.图1为后车底架的三维结构.在结构设计时,考虑承载体积大且高的车载仪器,在承重的关键部位———承载圆环处设计了横梁、斜梁、短梁,提高重要承载部位的强度和刚度.112　车底架的有限元模型分析车底架的结构,车底架是由梁和承载圆环构成,设计模型时,为更好地使建立的模型与实际结构相符,车架的梁采用ANSY S610中的BE AM188单元来建立模型,承载圆环采用S O LI D95单元建模.图1为用混合建模方法建立的模型,为保证两种不同单元类型之间的连接,采用小圆柱梁来连接.总体模型有线条572条,节点数为1574个,单元总数为486个,其中梁单元324个,实体单元140个,连接梁单元62个.113　车底架载荷与约束的处理车底架的载荷可分为四部分:(1)作用在承载圆环垂直方向上的工作负载3350kg ,位置处于底架承载圆环中心右面014m 处;(2)在承载环上方2155m 处水平向前的风力负载1650kg ;(3)车厢作用在底架上的重力8400kg ;(4)底架自身的重力1092kg.在对模型加载时,为了模拟承载环上方2155m 处水平方向的风力负载,在承载圆环上增加一高2155m 的半圆环体单元,在体单元顶部三个中间节点上直接加5390N 的水平向前集中力;而承载环上所受3350kg 垂直向下力的作用点位于右半圆环的中心,用半环形柱状体的当量重力模拟这个力;车厢重力以均布线载荷作用在车底架的两条主纵梁上;底架重力以Z 第7卷第4期2005年10月辽宁师专学报Journal of Liaoning T eachers College V ol 17N o 14Mar 12005方向上1g 加速度作用在底架上,如图2所示.在工作时,车底架支撑在前面顶端附近的一对支腿和后面车轮附近的一对支腿上,将车体约束处理为车底架上的相应4点X 、Y 、Z 三个方向的固定约束.2　有限元运算结果分析211　计算结果分析在施加载荷和约束之后,利用ANSY S610软件对其进行求解,得到车底架的全局应力云图及变形图(图3).分析得到的计算结果:作用在车底架上的最大应力是承载圆环附近的短梁上,最大应力为149MPa ,最大应力位置在短梁与约束点的连接处,是由于车厢的重量和风载力矩的共同作用所造成的,应力性质为应力集中,满足强度要求,并有较大的富裕度.从图3可知,其它梁的应力很小.212　承载圆环的结果分析图4给出了承载圆环的全局应力云图,承载圆环的最大应力为46MPa ,最大应力位置在圆环与车体中心垂直的直径外圆周上,而最小应力是在与车体中心线重合的直径两端.由于风力负载所形成弯矩的作用,圆环前端的变形向前向下,后端向上,与车架中心垂直的直径处的变形不大,在直径的两端形成了较大的应力,应力的衰减幅较大.为了准确地计算承载圆环的抗倾覆刚度,即仅在半圆环圆柱体的顶端施加10000N 的力,则求得承载圆环变形云图如图5所示.直径前端位移为-01783mm ,后端为31556mm ,则承载圆环的倾覆角为:α=31556+017831410=146″　承载圆环的抗倾覆刚度为:K φ=10000×2155Π918146=1718(kg 1m Π[角秒])88　辽宁师专学报2005年第4期满足设计要求.3　结论(1)通过对所有梁的应力分析可知,应力最大的位置在承载圆环附近、纵梁与短梁的交接处,其值为149MPa ,是约束点附近有载荷叠加作用所致,应力校核满足强度要求,承载圆环所受的最大应力为45196MPa ,满足强度要求、抗倾覆刚度设计要求,且有较大的安全系数.(2)运输车底架的结构设计是较为合理的,具有很好的刚度和足够的强度.(3)从节省材料和减轻车架重量的角度,部分梁可以减小截面积.(4)承载圆环处的短梁及斜梁应增大截面积,在制造时应采取过渡或加强筋,避免应力集中.参考文献:[1]李德军,等.反“Z ”型重型汽车车架的有限元分析[J ].济南大学学报,1994,(1):66-68.[2]纪爱敏,等.QY 35K 型汽车起重机车架的有限元分析[J ].起重运输机械,2003,(10):11-13.[3]孙启会,闵鹏.有限元法在汽车车架分析中的应用[J ].重型汽车,2001,(5):20-21.[4]倪栋,等.通用有限元分析ANASY S710[M].北京:电子工业出版社,2003.1-240.(责任编辑　胡　坤,于　海)(上接5页)N 2 落在AB ″在△AN 2C 内的一段上,则由AB ″=AB ,AC =AC ,∠B ″AC <∠BAC ,得B ″C <BC 1又AN 2N 2B =AC BC ,AN 2 N 2 B ″=AC B ″C ,AC =AC ,∴AN 2 N 2 B ″>AN 2N 2B1∴∠AN 2 N 2<∠AB ″B 1又由AB =AB ″,得∠ABB ″=∠AB ″B 1∴∠AB ″B <90°1∴∠AN 2N 2<90°1又∠AN 2 N 2+∠N 2N 2 B ″=180°,∴∠N 2N 2 B ″>90°1∴∠N 2N 2 C >90°1∵∠ACC =∠AC C ,∴∠N 2 C C >∠N 2CC 1∴C N 2 <CN 21又C N 2 >C ″N 2″,∴CN 2>C ″N 2″1若点N 2 落在CN 2上(图略,参照图2213去想),∵∠N 2 CC >∠AC C =∠ACC >∠N 2CC ,∴显然有C N 2 <CN 21∴CN 2>C ″N 2″1若点N 2 落在AB ″在△AN 2C 外一段上(如图22141为图形清晰起见,此图未标出C ″N 2″)1设AB ″与CN 2相交于点P 1∵∠AB ″B <90°,∴∠AB ″C >90°1∴∠PN 2 C >∠AB ″C >90°1∴PC >C N 2 1又易知PC <CN 2,∴CN 2>C N 2 1又C ″N 2″<CN 2 ,∴CN 2>C ″N 2″1 综上可知,不论点B ″落在什么位置均有CN 2>C ″N 2″1这与开始得到的CN 2=C ″N 2″相矛盾1故∠BAC ≠∠B ′A ′C ′的假设不能成立,只有∠BAC =∠B ′A ′C ′1而这时易证△ABC ≌△A ′B ′C ′1参考文献:[1]米其韬.判定三角形全等与相似的一种新方法及其证明[J ].朝阳师专学报,1998,17(3-4):19-271[2]米其韬.判定三角形全等与相似的一种新方法及其证明(Ⅱ)[J ].辽宁师专学报,1999,1(4):24-271[3]米其韬.判定三角形全等与相似的一种新方法及其证明(Ⅲ)[J ].辽宁师专学报,2002,4(3):4-7.[4]米其韬.判定三角形全等与相似的一种新方法及其证明(I V )[J ].辽宁师专学报,2003,5(3): 2.(责任编辑　任　冬,于　海)王晓东特种车架结构强度有限元分析89　。

液压挖掘机上车架有限元分析

解该方程组可得
.F,. BE("’!#"3$F,= B/#")D3 -F<. BE("’!#"3$F<= B//"("3 /F’. B("’!#"3$F’= BE!#&’’3
的整体应力云图如图’所示%从图中可以看出#上车架后部的最大应力位置出现在安装发动机的凹处#其最大值为 D!JKL% 另外# 安装动臂的孔附近应力也较大 # 在 D!JKL左右 %
符号质量&M;
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工作装置各部件的质心到’ 点的力臂值如表) 所示$
表6!工况 !3" 工作装置各部件质心到 $ 点的力臂
部件
动
斗
铲动臂斗杆铲斗
名称
臂
杆
斗油缸油缸油缸
符号
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力臂&FF %)#%$( /!&($# /’()$D &D!$( )))#$’ /#&($&
6! 静强度分析
653! 静置工况根据前面确定的载荷及约束情况# 计算得到
图 N! 最大挖掘深度工况整体节点位移分布云图
!""#$%" !上半月刊"
$!)
图 F! 最大挖掘深度工况整体应力分布云图

车架有限元分析范文

车架有限元分析范文车架有限元分析是一种用于计算机辅助设计和优化车架结构的工程分析方法。

通过对车架结构进行适当的离散化处理，将复杂的连续体结构转化为由有限个节点和单元组成的离散系统，然后利用数学和力学原理对这个离散系统进行数值计算和分析。

有限元分析方法首先需要将车架结构进行三维建模。

建模时需要考虑到车架的外形尺寸、材料性质、连接方式等。

然后，将车架模型分割成有限个小的单元，如三角形或四边形单元。

每个单元有一组节点，它们的位置决定了单元的形状和尺寸。

在建立了有限元模型后，需要给单元节点分配适当的约束条件和加载条件，以模拟实际工况下的力学行为。

约束条件可以是固定边界条件或限制位移条件，加载条件可以是施加在车架上的荷载、压力或温度差等。

接下来，有限元分析方法将根据车架模型和加载条件构建一个刚度矩阵。

这个刚度矩阵描述了车架模型在各个节点上的刚度和幅度。

然后，通过计算刚度矩阵和加载条件的乘积，得到车架结构在受到施加的荷载下的应变和应力分布。

通过有限元分析方法，可以获得车架模型在不同工况下的应力、应变、位移等信息。

这些信息可以用来评估车架结构的强度、刚度和稳定性，并指导优化设计过程。

例如，可以在一些应力集中的区域增加材料或调整结构形状，以提高车架的承载能力和刚度。

另外，有限元分析方法还可以用于模拟车架在不同工况下的动态响应。

通过对车架结构进行动态分析，可以评估车架在行驶过程中的振动和冲击响应，并优化车架结构以提高乘坐舒适性和行驶稳定性。

总之，车架有限元分析是一种有效的工程分析方法，能够帮助设计人员评估车架结构的强度、刚度、稳定性和动态响应，从而指导优化设计过程，提高车架的性能和可靠性。

某房车车架有限元分析

照图纸进行装配，装配体如图ｌ所示。
根据实际和软件分析可得，整车各部分自重如表２所示。
表２整车各部分自重
名称重量／ｋｇ
总重（不含成员、不含水）
车架自重（软件得出）
独悬（含弹簧）
轮胎水箱
２．２定义材料此次车架各梁材料主要采￣Ｑ２３５和Ｑ３４５，各材料参数如
２．４。２应力云图如图４所示，支撑独悬处三根主要的横梁与右侧主纵梁接
触处的应力水平较高，最大应力值约为３１３．８ＭＰａ：右悬架弹簧
元分析成为了必不可少的工作，有限元的模态分析可以得到
车架的动态特性，从而在设计时避免共振现象的产生。有限元分析为研发人员提供了有效的研发辅助工具，使研发工作有
据可依，大大提高了研发水平；也有助于实现车架研发设计制
的安全性。现以某企业某房车车架为研究对象，对其进行了静力和模态分析，提出了改进方案。车架实体模型在ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ中装配，然后通过接口导入ＡＮＳＹＳ。对改进方案进行ＡＮＳＹＳ有限元分析，从而提出了更加合理的解决方案，为房车的投产提供了理论依据，为制
支撑板与和其相焊接的副纵梁接触处应力水平也较高，最大应力值约为２７２．４ＭＰａ。