重型卡车驾驶室模态灵敏度分析与结构优化

论文摘要

随着计算机技术的发展,CAE技术广泛应用于汽车新产品的开发过程中,在新产品的静态、动态特性分析方面发挥了重要的作用。本文源于某企业重型卡车驾驶室开发项目,针对重型卡车驾驶室在模态分析仿真结果中一阶整体扭转频率稍低的情况,提出针对其部分结构进行优化设计的方案,继而提高该重型卡车驾驶室的一阶整体扭转频率。本文在前期相关研究工作的基础上展开研究。在提出结构优化设计方案的过程中,首先建立了重型卡车驾驶室梁壳混合有限元模型,将门框区域用梁单元表示,使梁截面的力学特性可以用参数表示,为进一步分析中,将梁截面的力学特性作为设计变量奠定基础;然后进行了基于混合有限元模型门框区域梁截面力学特性的模态灵敏度分析,根据灵敏度分析结果,找出了混合有限元模型门框区域中的较灵敏梁单元组件,进而找出详细有限元模型的对应灵敏区域并进行形貌优化;根据形貌优化结果,提出结构优化设计方案。在提出的结构优化设计方案中,选取方案二进行静态扭转工况分析和静态弯曲工况分析以及模态分析,验证优化设计后模型的合理性。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 灵敏度分析在汽车设计中的应用现状
• 1.3 结构优化在汽车设计中的应用现状
• 1.4 课题来源及前期工作
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 重型卡车驾驶室混合有限元模型建立
• 2.1 优化区域的确定
• 2.2 优化区域梁截面的提取
• 2.3 优化区域梁截面的创建与简化
• 2.3.1 HyperBeam模块功能简介
• 2.3.2 使用HyperBeam模块创建梁截面
• 2.3.3 使用HyperBeam模块简化梁截面
• 2.4 优化区域梁单元建模
• 2.4.1 优化区域梁单元建模
• 2.4.2 梁截面方向的调整
• 2.5 混合有限元模型建立
• 2.5.1 混合有限元模型建立
• 2.5.2 混合有限元模型的可行性验证
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于混合有限元模型的重型卡车驾驶室模态灵敏度分析
• 3.1 结构动力学修改方法简介
• 3.2 模态灵敏度分析
• 3.2.1 灵敏度分析简介
• 3.2.2 模态灵敏度分析理论基础
• 3.3 基于梁截面力学特性的灵敏度分析
• 3.3.1 截面惯性矩的定义
• 3.3.2 基于梁截面力学特性的灵敏度分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 重型卡车驾驶室结构优化
• 4.1 引言
• 4.2 形貌优化简介
• 4.3 驾驶室局部灵敏构件形貌优化
• 4.3.1 确定优化区域和定义设计变量
• 4.3.2 定义约束和目标函数
• 4.3.3 优化结果分析
• 4.4 优化区域构件改进设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT