客车车架的有限元分析

论文摘要

随着计算机技术的发展,CAE技术广泛应用于传统的机械行业。客车车身车架是整车主要承载结构,基于有限元方法的车身CAE越来越受到人们的关注。实践证明,利用有限元法对客车车身车架结构进行分析是有效的,可进行静动态分析,并对结构的承载特性和振动特性进行评价,充分认识其强度和固有振型,了解车身可能会有的应力和变形情况。有限元法在汽车领域的应用已经显示出其优点,与传统的设计方法不同,它不需要先制造样车,是一种高效低耗的分析方法,可用于汽车的设计、制造和改进过程中的结构强度的分析。利用有限元分析软件ANSYS,通过合理的简化,建立了某客车有限公司研制开发的大客车底盘的有限元模型。根据该车的设计使用情况对底盘有限元模型采用了四种计算工况:匀速直线行驶的水平弯曲工况、一轮悬空的极限扭转工况、紧急制动工况和紧急转弯工况。通过对这四种工况强度和刚度的分析,得到底盘的应力分布和刚度状况,分析评价该车架的优劣性能,并且与试验结果进行了比较,验证了该车架有限元模型的可行性。同时,为掌握该车的动态性能,使用了模态分析技术对车身车架结构进行了分析,计算得到车身车架的固有频率,并对低阶固有模态振型进行了分析,了解了车架在受到路面位移激励状况下的瞬态响应,以及评价了在瞬态响应状况下的疲劳寿命。计算结果表明,文中建立的有限元模型是合理的,分析是正确的,所得结果可用于指导客车设计的改进和性能评价。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 本文主要符号表
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 论文选题背景
• 1.3 课题的研究目的和意义
• 1.4 国内外车架有限元的发展与现状
• 1.5 课题的研究内容
• 1.6 本章小结
• 第2章 有限元概论
• 2.1 有限元技术的发展简介
• 2.2 有限元法的基本思想
• 2.3 有限元法在客车结构分析中的应用
• 2.4 ANSYS软件简介
• 2.4.1 ANSYS的发展概述
• 2.4.2 ANSYS的主要特点
• 2.4.3 ANSYS的主要功能
• 2.4.4 ANSYS中的耦合和约束方程
• 2.4.5 ANSYS中连接关系的处理
• 2.4.6 ANSYS网格检查
• 2.4.7 ANSYS求解器简介
• 2.5 本章小结
• 第3章 客车车架的有限元建模
• 3.1 车架有限模型的建立
• 3.1.1 有限元建模的几个基本问题
• 3.1.2 车架有限元模型
• 3.2 车架的受载分析
• 3.2.1 车架受力情况模拟
• 3.2.2 约束条件的模拟
• 3.3 本章小结
• 第4章 车架结构的有限元静态分析
• 4.1 计算工况的确定
• 4.2 工况计算的弹性力学基础
• 4.2.1 弹性力学基本方程
• 4.2.2 平面问题与薄板弯曲
• 4.3 工况计算分析
• 4.3.1 水平弯曲工况
• 4.3.2 极限扭转工况
• 4.3.3 紧急制动工况
• 4.3.4 紧急转弯工况
• 4.3.5 分析结果总结
• 4.4 本章小结
• 第5章 车架结构的试验研究
• 5.1 概述
• 5.2 车架试验
• 5.2.1 试验目的
• 5.2.2 试验对象
• 5.2.3 试验地点、时间及试验环境
• 5.2.4 试验依据
• 5.2.5 试验仪器及设备
• 5.2.6 试验原理及方法
• 5.3 本章小结
• 第6章 车架结构的有限元动态分析
• 6.1 概述
• 6.2 车架的模态分析
• 6.3 车架结构振动的基本方程
• 6.4 子空间迭代法
• 6.5 模态分析结果分析
• 6.6 道路激励下瞬态响应分析
• 6.6.1 动态加载和边界条件
• 6.6.2 结果分析
• 6.7 本章小结
• 第7章 车架结构的疲劳寿命分析
• 7.1 概述
• 7.2 疲劳寿命分析方法
• 7.3 车架的疲劳寿命分析
• 7.3.1 疲劳计算分析评价
• 7.4 本章小结
• 论文总结及展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢