XXX车架有限元分析
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。
车架的有限元分析及优化
车架的有限元分析及优化作者：马迅盛…文章来源：湖北汽车工业学院点击数：1687 更新时间：2008-8-5有限元法将设计人员丰富的实践经验与计算机高速精确的计算完美地结合在一起，大大提高了设计计算精度，缩短了产品开发时间。
概念设计阶段车架的结构方案参考某一同类型车架，考虑到车身安装和其他总成的布置，将概念设计阶段的车架大致结构拟定如下：选用框架式平行梯形车架结构，由2根左右分开的纵梁和8根横梁组成，全长6.3m，宽0.8m，轴距3.65m。
各梁的大致形状尺寸及板材厚度如表1所示。
除第3、4根横梁外，其他各横梁的尺寸与参考的同类型车架几乎相同。
由于参考车架的第3、4根横梁为上下两片形状复杂的钢板组合而成，无法用梁单元模拟，在概念车架中将之改用两根方型截面的等直梁代替。
第1、6横梁为非等截面梁，其宽和高分别由两个尺寸表示。
参考车架纵梁的前后两段和中间段的连接采用的是线性渐变的截面，在概念车架中用一等直梁来代替，等直梁的高度等于渐变梁的中间高度。
纵横梁上所有的孔及连接板都不予以考虑。
车架的有限元模型为了后续的优化设计，必须对车架进行参数化建模。
选择表1中车架纵横梁的截面尺寸为模型参数，先建立左半个车架的几何模型，选用ANSYS中的二节点12自由度梁单元BEAM188号单元采用不同的梁单元截面形式对其进行网格剖分；再将左边的几何模型和网格模型进行映射得到右边车架模型，最终合并对称面上的节点使左右车架模型“牢固的”“粘结起来”。
在ANSYS中用BEAM188单元实施网格剖分时，为了保证单元的正确方向，应事先定义该单元的方向点并检查所要剖分的线的法向。
单元截面形状和偏置量需用命令SECTYPE、SECOFFSET和SECDATA设定。
单元总数为312，节点总数为626。
网格剖分并映射后车架模型如图1所示。
图中显示出了梁单元的截面形状。
图1 车架的有限元模型边界条件车架刚度有多种，其中最重要的是车架的弯曲刚度和扭转刚度。
车架有限元分析
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。
铝合金半挂车车架结构设计及有限元分析
铝合金半挂车车架结构设计及有限元分析摘要：现阶段，在各地进行物资交换的运输过程中，半挂车具有高效、灵活的优点，在运输领域发挥着重要的作用。
半挂车不仅可进行滚装运输、区间运输和甩挂运输，而且具有装卸方便，运输效率高、可靠、安全，运输成本低廉的优点。
半挂车将向节油环保、轻量化、专业化、多样化以及标准化未来的发展方向，对于不同半挂车生产厂家而言，半挂车车架在满足刚度以及强度的同时，半挂车车架的轻量化不仅会为企业自身带来更大的利润，也会提升企业自身的市场竞争力。
因此对半挂车车架进行有限元分析与轻量化问题的研究有着十分重要的意义。
关键词：铝合金；半挂车车架结构设计；有限元分析引言随着我国经济的快速发展，电商、快递业爆发式增长，货物运输量剧增，导致商用物流车需求加大，物流运输行业竞争加剧。
为控制成本，增加货运量，各物流企业对车辆的性能、油耗、载质量利用率要求越来越高，而解决上述问题的最佳方案莫过于减重。
轻量化对传统燃油汽车可显著降低油耗，对新能源汽车可增加续航能力，对于商用物流车最明显的优势是多拉货物，空载降低油耗，从而在相同运费情况下降本增效。
车架是半挂车最关键的部件，承载着整车载荷。
因此，车架轻量化要充分考虑其强度和刚度，目前钢制半挂车车架纵梁、横梁普遍采用高强钢板冲压、折弯成型，再焊接而成。
相对于低碳钢车架，高强钢车架在钢板壁厚上做了一定程度的减薄，因其材料屈服和抗拉强度高，也能满足使用要求，轻量化效果也不错。
但因钢板壁厚薄，工作环境恶劣，容易锈蚀，影响车架强度，使用寿命很短。
铝合金密度仅为钢的三分之一，其表面有一层致密的氧化膜，可隔绝空气与铝的接触，作为车架材料永不生锈。
通过合理的结构设计，将铝合金应用于该领域，实现轻、强、耐用的效果，对半挂车的轻量化很有意义。
1半挂车车架有限元分析1．1有限元法概念有限元法是用简单的问题替换复杂的问题并进行求解，具有计算精度较高的优点，可对不同复杂形状的工程问题进行科学有效的分析以及计算。
某型号矿用半挂牵引车车架的有限元分析
某型号矿用半挂牵引车车架的有限元分析杨扬（神东煤炭集团责任有限公司，榆林719315）摘要:对某型号矿用半挂牵引车车架进行了有限元分析，建立了以壳单元为基本单元并采用多点约束MPC）单元模拟铆钉传力的有限元计算模型。
通过静态分析表明了车架在满载弯曲工况与满载扭转工况下的应力及变形分布情况。
经过模态分析，获得了车架的固有频率和振形特征。
综合分析结果,对车架结构的改进提供了一些建议。
关键词:牵引车;车架;静态分析;模态中图分类号:U463.320.2文献标识码:A0引言矿用半挂牵引车车架作为非承载式车身结构的主要部件,其主要功能是固定汽车的大部分部件的相对位置，还要承载半挂牵引车车身包含的各种载荷。
汽车在行驶时，要承受来自路面的弯曲、扭转载荷以及由路面、悬架等各部件所产生的振动。
车架在设计时，不仅要保证有足够的强度和弯曲及扭转刚度，还要避免车架由外部激振频率所引发的共振导致车架使用寿命的下降。
本文建立了某型号矿用半挂牵引车车架的有限元模型，对其刚度和强度以及模态进行了有限元分析,为以后的结构改进设计提供理论依据。
1半挂牵引车车架有限元模型的建立车架有限元模型建立是采用的壳单元模型，有效避免了横梁连接点不易确定和梁单元模型纵的等一些问题，尤其是能明确展示出连接点位置的变化和加强板以及支架的一些情况，经过与实验数据的比较其计算精度也比较高。
此外，在车架有限元分析中还需要考虑汽车悬架的因素和各种约束模拟。
首先，我们应该在分析的过程中在solidworks或在UG软件里进行建立模型，可以依据其中关联的原则性简单化操作，实体模型如图1所示，接下来把模型快速导入ANSYS里，再采用shell63单元将半挂牵引车架采用整体网格分划，一定要在所有连接点和形状有明显突变的区域进行网格多次细化，在铆接处采取mpc184单元连接，这样半挂牵引车车架就形成了一个新的建模整体。
接下来利用mass21单元和combine14单元以及beam4单元对悬架和轮胎分别进行模拟。
摩托车车架的有限元分析及结构优化研究的开题报告
摩托车车架的有限元分析及结构优化研究的开题报告
一、选题背景及意义
摩托车是一种重要的交通工具，其车架是整个车辆结构中至关重要的组成部分。
车架的结构设计和优化对于摩托车稳定性、操控性、安全性等方面有着重要的影响。
有限元分析是一种常用的分析方法，能够对复杂的结构进行有效的分析和优化，因此可以用于摩托车车架的有限元分析及结构优化。
本研究旨在通过有限元分析和优化技术，提高摩托车车架的结构强度、刚度、减轻重量，达到优化设计的目的。
二、研究内容和方法
本研究的主要内容包括以下几个方面：
1. 摩托车车架有限元模型的建立
2. 车架在不同工况下的有限元分析
3. 车架结构的优化设计
4. 优化设计后的性能测试与对比分析
研究方法主要采用有限元分析软件进行模型建立和分析，并结合优化算法进行车架结构的优化设计。
三、预期成果和意义
本研究的预期成果主要包括以下几个方面：
1. 摩托车车架的有限元模型和分析结果
2. 车架结构的优化设计方案
3. 优化设计后的车架结构重量减轻和强度等性能指标的提升
该研究对于摩托车车架结构的优化设计和改进具有重要意义，能够提供相应的指导和参考，为更好地提高汽车的性能和可靠性提供有力的支持。
基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析
基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析自行车车架是连接自行车各个部件的重要结构，其设计优化对于提高整车性能和骑行舒适度至关重要。
有限元分析是一种常用的工程分析方法，可以用来评估自行车车架的结构强度、刚度和耐久性等特性。
在ANSYS软件中进行自行车车架有限元分析可以帮助设计师更好地理解和改进车架的设计。
首先，进行自行车车架有限元分析的第一步是建立几何模型。
可以使用ANSYS中的建模工具来创建车架的三维几何模型。
在建模过程中，需要考虑车架各个部件的几何形状、连接方式和材料参数等。
接下来，需要为车架模型分配材料属性。
车架材料的选择对于整体结构的强度和刚度具有重要影响。
可以利用ANSYS中的材料库来选择合适的材料，并为车架的不同部件分配相应的材料属性。
然后，需要进行约束和加载设置。
在真实的使用条件下，车架会受到各种力的作用，如骑行时的重力、路面不平和操控力等。
在有限元分析中，应根据实际工况和设计要求来设置适当的约束和加载。
例如，在车架的连接点设置约束，模拟骑行时的力加载。
随后，进行网格划分和网格质量检查。
网格划分是将车架模型离散化为有限元网格的过程。
在ANSYS中，可以使用自动划网工具或手动划网。
划分好网格后，还需要进行网格质量的检查和优化，以确保计算结果的准确性和可靠性。
然后，进行有限元分析求解。
有限元分析是通过将车架模型离散化为多个有限元单元，并根据材料特性、加载条件和边界条件来计算结构的应力、变形和刚度等参数。
在ANSYS中，可以选择不同的分析类型和求解器来进行分析。
根据需要，可以进行静力学、动力学、热力学和疲劳分析等。
最后，进行结果评估和优化。
通过有限元分析，可以得到车架在各个部件的应力分布图、变形图和刚度分析结果。
根据这些结果，可以评估车架的结构强度和刚度，并进行优化设计。
例如，可以优化车架的几何形状、材料选用和连接方式，以提高车架的性能。
总结起来，基于ANSYS的自行车车架结构有限元分析是一种重要的工程分析方法，可以帮助设计师评估和改进车架的设计。
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。
重型特种专用车异型车架结构有限元分析及设计优化
重型特种专用车异型车架结构有限元分析及设计优化摘要：本文以某重型特种专用车为研究对象，在Pro/E软件中建立了该车辆的三维模型，并对其异型车架结构进行有限元分析及设计优化。
首先，对原始的车架结构进行靜力学及疲劳强度分析，得出其在极限载荷下的受力状态，并进行结构的初步优化。
接着，针对优化后的异型车架结构，设计了不同的加强方案，并通过有限元仿真的方法进行了详细的受力分析和优化。
最終，得出了该车辆在极限载荷条件下的安全系数，并对车架结构进行了更加科学合理的设计优化。
关键词：重型特种专用车；异型车架结构；有限元分析；设计优化；极限载荷1. 异型车架结构的靜力学分析通过有限元分析工具对该车辆原始的异型车架结构进行受力分析，得出其在静态负载下的应力分布情况，并确定了其在极限载荷条件下的最大应力点位置、大小以及受力方向。
结合实际运行环境及实际使用条件，对车辆的应力状态进行优化设计。
2. 异型车架结构的疲劳强度分析通过有限元分析工具对该车辆原始的异型车架结构进行受力分析，确定其在疲劳载荷下的应力分布情况，并分析车架结构的疲劳寿命及振动特性，引入疲劳强度系数，评估车辆在疲劳载荷下的耐久性。
3. 异型车架结构的优化设计针对初步优化设计结果，提出了不同的加强方案进行受力分析，并对其进行优化设计。
对加强方案进行仿真分析，并比较分析其在各个受力节点处的安全系数及结构整体的性能指标，根据优化结果选定最佳方案，得出车辆的优化设计方案。
4. 仿真分析结果通过有限元仿真分析，得出了车辆在静态负载及疲劳载荷下的应力分布和变形情况，得出车辆在极限载荷条件下的安全系数及响应曲线，为最终的设计方案提供了必要的数值参考。
结论：本文通过有限元分析工具对某重型特种专用车的异型车架结构进行了优化设计，得出了车辆在极限载荷条件下的安全系数，并实现了对车架结构布局的科学、合理的优化设计。
在实际的汽车制造及设计中具有一定的指导意义。
自从汽车的发明以来，人们对汽车功能更高、性能更好的需求日益增长。
车架有限元分析说明书
目录1.绪论 (2)1.1CATIA软件介绍（使用了什么软件就对该软件简单介绍） 2 1.2ANSYS软件介绍 (2)1.3本次课程设计的主要内容及目的（对本次课程设计的主要内容、目的叙述） (3)2.车架的建模 (3)2.1纵梁的建模 (3)2.2横梁的绘制 (6)3.车架的装配 (12)3.1将各部件的导入CATIA装配模块并利用约束命令确定位置关系 (12)4.车架的有限元分析 (14)参考文献 (18)1.绪论1.1 CATIA软件介绍（使用了什么软件就对该软件简单介绍）CATIA的全称为Computer Aided Three Dimensional Interaction Application System （计算机辅助三维／二维交互式应用系统），是由法国达索系统公司（Dassault Systemes，DS）开发的集成了CAD、CAM和CAE的大型软件，凭借其突出的技术优势在制造业的各个领域得到了广泛的应用，成为全球制造业的主流设计软件。
利用CATIA中的机械设计中零部件设计模块进行三维建模，所画图形一目了然；用线框与线条模块进行曲面设计；所做图形清晰流畅。
CATIA已经成了汽车工业CAD/CAM的事实标准，欧洲、北美和亚洲的顶尖汽车制造商纷纷采用其作为核心系统。
在航空工业领域，空中客车公司、Pratt&Whimey、EADS、洛克西德马丁、美国联合航空公司、达索航空等都选用CATIA进行新产品设计。
著名的丰田汽车公司、VOLVO卡车、TODA赛车等都从其他系统转到CATIA进行新产品的设计。
电子家电行业的索尼、三洋、松下、先锋、伊莱克斯、香港亚伦，船舶行业的IHl、NKK、烟台莱福士造船厂，机车行业的阿尔斯通、邦巴迪、西门子，消费品行业的可口可乐、Evian、Swatch，轮胎行业的固特异、米其林以及机械各行业等，CATIA的客户遍及世界各地。
国内的哈尔滨、沈阳、西安、成都、景德镇、上海、贵阳等航空飞机设计制造厂也都无一例外地都选用CA TIA作为其核心设计和加工软件。
基于电动车车架的有限元分析及优化设计
基于电动车车架的有限元分析及优化设计摘要：电动车车架是电动车在实际运行过程中主要元件之一，更是提高其设计质量的关键。
尤其是在半承载式车身的电动货车上，其车架不仅承载着动力总成，还承载着路面所传递过来的各种静载荷。
因此，为了进一步提高电动车车架的稳定性，本文对电动车车架的有限元分析及优化设计进行了研究，希望能够给相关的学者提供帮助。
关键词：电动车车架；有限元分析；优化设计前言：在对电动车车架进行分析和设计的时候，对车架的动静态性能等进行了研究，发现其对结构的影响并不大，所以对车架进行了适当的简化，这样不仅可以节省大量的时间，还能不断增强电动车车架结构的稳定性。
同时，为了对电动汽车车架进行更加稳定的设计，还对它的固有振型进行了分析，从而进一步完善了电动车车架的设计模式。
1 电动车车架的有限元分析1.1 车架的静态分析在对电动车车架的有限元分析过程中，由于车架的材料采用的是市场流通的车架，最常用材料是Q195,所以电动车车架的固定点与外部载荷之间具有很大的联系[1]。
其中固定点是电动车车架有限元分析过程中的关键，它主要是载荷采用普通电动车在满载的情况下，所受力的情况。
在对其进行分析的过程中，发现车架的应力变化规律在集中部位，应力集中力对电动车车架中的零件材料强度造成了一定的影响。
因此，要想提高电动车车架的稳定性，可以通过车架疲劳强度的改进等，减小集中应力，为电动车的稳定运行提供基础。
1.2 路面激励对常用车架的共振分析在电动车实际的运行过程中，由于客观因素的影响，其车架会出现共振等情况。
在常用车架模态出发，分析常用车架在水平方向和竖直方向与扭转力的关系。
在电动车运行的过程中，如果路面的高低不平以及行驶过程中遇到障碍物，都会导致车架产生振动，长时间这样下去就会对电动车车架的稳定性造成严重的影响。
因此，在这样的背景下，为了进一步加强对电动车车架的有限元分析，工作人员要按照路面振动激励来源的不同，将其简单的分为离散激励事件与随机激励事件。
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 。
半挂车车架结构有限元分析
0引言半挂车是一种重要的运输机械，具有运输效率高、油耗低等特点，在运输业发挥着重要作用。
半挂车车架结构十分复杂，不仅形状复杂，而且载荷作用也较为复杂。
在半挂车结构设计过程中，需要在保证安全性的情况下，对车架结构进行优化设计，使其便于加工和装配，同时减少材料成本，提高半挂车制造的经济效益。
传统的力学分析方法在半挂车车架结构的强度和刚度分析中存在一定的不足，难以得出精准的数据。
在计算机软件技术的推动下，有限元法成为一种优秀的结构强度分析方法。
在半挂车设计中，可以利用有限元分析法对车架结构的强度进行精确地分析，进而有针对性地对重要构件进行优化设计。
1半挂车车架结构分析半挂车是一种在车辆均匀受载的重心后边配置车轴，并且装有可将水平和垂直力传递到牵引车的联结装置的挂车。
车架是半挂车的主要构件之一，为各总成及专用工作装置提供安装基础。
半挂车车架结构不仅要承受整车静载荷，同时还要能够承受半挂车行使中的各种动载荷，因此，对其结构强度要求较高。
通常而言，半挂车车架结构为边梁式，主要包括主纵梁、边纵梁、横梁、支撑梁等，各个部件采用的都是优质的钢板和型材，通过组焊方式构成车架结构。
在半挂车结构中，纵梁是主要的承载部件，能够承受弯曲应力，为有效应对运输道路条件差的情况，纵梁可以采用箱型结构，具有良好的抗弯性能。
同时，为了保证牵引装置活动的灵活性，需要提高车架纵梁前段，降低后段货箱，从而增强半挂车的稳定性，便于装卸货物[1]。
此外，横梁是半挂车车架中连接左右纵梁的重要构件，其抗扭转性和分布情况对纵梁的内应力大小及分布具有直接影响作用。
因此，横梁也是车架扭转结构中的主要元件，通常需要采用质量轻而密的横梁，增强车架的扭转刚度，同时有效减小与横梁连接的纵梁的扭转应力。
2有限元法及其应用2.1有限元法的基本理论有限元法是一种数值分析法，其基本原理就是将整体离散成有限个单元体，这些单元体需要按照一定的方式相互连接，从而来模拟或逼近原来的物体，将整体的连续自由度问题化简为离散的有限元自由度求解。
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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。