汽车车架的有限元静动态响应分析

论文摘要

车架作为非承载式车身结构的主要承载部件,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。车架的性能主要取决于车架在静态载荷和动态载荷下的响应情况,因此对车架进行静、动态响应分析不仅可以评价车架自身的性能,而且还可以作为整车的行驶平顺性等性能的评价指标。其结果还可以为车架的优化设计和结构改进提供理论依据。本文利用有限元计算与分析的方法,对云南红塔金麒麟、玉麒麟系列卡车车架的静态特性和动态特性方面作了如下研究:对车架及其载荷进行了适当简化,在有限元软件Hypermesh中建立了车架的有限元模型,导入有限元分析软件ANSYS,计算了车架在自由状态下的前十五阶模态特性,并与厂家提供的模态试验值进行了比较,验证了车架有限元模型的合理性。对应车架在扭转、弯曲、紧急制动和紧急转弯四种工况,施加相应的边界条件和载荷条件,进行了静态响应分析,找出了车架结构中的薄弱部位。在计算得到的车架模态的基础上,研究了车架在B级路面上动态响应情况,选取了车架上的驾驶室安装点、发动机支架点和货箱支撑点等关键点作为响应输出,得出了个关键点的动态应力分布和动态位移情况。本文的研究结果为研究整车振动、疲劳和噪声等问题奠定了基础,并可对厂家的生产实践具有指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 有限元法在国内、外汽车分析方面的应用和发展概况
• 1.2.1 有限元法在国内汽车分析中的应用
• 1.2.2 有限元法在国外汽车分析中的应用
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 车架有限元模型的建立
• 2.1 有限元法的基本理论
• 2.1.1 有限元法的分析过程
• 2.1.2 有限元法的程序实现
• 2.2 车架有限元模型建立应遵循的原则
• 2.3 有限元软件的选择
• 2.3.1 Hypermesh 软件简介
• 2.3.2 ANSYS 软件简介
• 2.4 单元类型的选择
• 2.4.1 Shell 板壳单元简介
• 2.4.2 Solid 实体单元简介
• 2.4.3 MPC 多点约束单元简介
• 2.5 车架有限元模型的建立
• 2.5.1 悬架的模拟
• 2.5.2 连接的模拟
• 2.5.3 车架整体有限元模型的建立
• 2.6 本章小结
• 第3章 车架的模态分析
• 3.1 概述
• 3.2 模态分析的基本理论
• 3.2.1 模态分析的定义及其应用
• 3.2.2 模态分析的有限元法
• 3.2.3 ANSYS 的模态提取方法
• 3.3 车架模态分析步骤
• 3.3.1 模型建立
• 3.3.2 加载与求解
• 3.3.3 扩展模态
• 3.3.4 观察结果
• 3.4 模态计算结果分析
• 3.5 模态计算结果与试验值的比较
• 3.5.1 模态试验方法
• 3.5.2 模态计算值与试验值的比较
• 3.6 本章小结
• 第4章 车架的静态响应分析
• 4.1 概述
• 4.2 静力分析的基础
• 4.3 静态工况分析
• 4.3.1 车架基本载荷的确定
• 4.3.2 满载弯曲工况
• 4.3.3 满载扭转工况
• 4.3.4 紧急制动工况
• 4.3.5 紧急转弯工况
• 4.4 本章小结
• 第5章 车架的动态响应分析
• 5.1 概述
• 5.2 结构动力分析的有限元法基础
• 5.2.1 动力基本方程的建立
• 5.2.2 结构动力响应问题
• 5.3 车架的瞬态响应
• 5.3.1 路面谱的输入
• 5.3.2 车架的瞬态响应分析及结果评价
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介