基于总成的汽车手制动臂部件残余变形和失效分析

论文摘要

本文介绍了课题提出的背景和手制动臂总成设计的相关要求,阐述了手制动臂总成和非线性失效问题的研究现状,以及非线性软件的应用情况。同时介绍了手制动臂总成的工作原理和结构特点,分析了其中的非线性力学特征。在考虑到相关设计规范的前提下,提出了整体的研究分析方案,以基于总成的手制动臂部件为研究对象,以非线性理论为研究基础,对手制动臂部件的失效分析进行了研究,并利用模态分析方法进行对比验证,目前此类研究在国内仍少见。在对相关非线性理论的研究上,本文首先阐述了非线性有限元的基本理论和基本方法,讨论了与之相关的基本数值解法,对这些解法进行了对比。并且详细的分析了在高度非线性分析中显式算法对于隐式算法具有的优越性。为整体的研究分析过程提供了很好的理论基础和保障。手制动臂总成的结构比较复杂,因此在建模过程中需要考虑多方面的问题,从而保证整体的计算规模、计算时间、计算精度上的协调。本文研究了模型的类型、单元选择与网格划分、连接关系与接触关系的设置,材料模型的选取与失效参数的确定等问题,在保证计算精度的前提下,很好的控制了计算规模和计算时间,为今后的进一步研究提供了依据和保障。按照企业提供的数据,并根据手制动臂的实际情况建立了基于总成的手制动臂部件失效分析模型,并结合相关的设计规范,进行了四种典型工况的仿真分析,得到了相关部件失效后的应力应变情况,以及整体结构的残余变形情况。根据仿真分析结果,提出针对性的改进方案,改进方案可有效提高产品的质量。最后进行手制动臂总成的模态分析,并将模态分析结果与失效分析结果进行对比研究,从侧面考察手制动臂总成结构的优劣。所建立的非线性失效模型以及仿真结果对企业的产品设计提供了指导,并且提高了企业的产品设计能力。本文的研究为手制动臂总成的设计开发提供了重要的数据指导,提升了企业员工利用理论和软件设计产品的能力,进而提高了产品质量和企业效益。并且对相关产品的非线性设计研究提供了重要参考,具有良好的理论价值和现实意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 课题的来源
• 1.2 国内外研究概况分析
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 课题研究的目的、意义
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 研究内容
• 第2章 基于总成的手制动臂部件失效分析解决方案
• 2.1 典型手制动臂总成的工作原理及结构特征
• 2.1.1 手制动臂总成的工作原理
• 2.1.2 手制动臂总成的结构特征
• 2.2 手制动臂总成的非线性力学特征
• 2.2.1 手制动臂总成的材料非线性力学特征
• 2.2.2 手制动臂总成的几何非线性力学特征
• 2.2.3 手制动臂总成的接触非线性力学特征
• 2.3 基于总成的手制动臂部件失效分析的典型工况
• 2.4 总体研究方案的确定
• 第3章 基于总成的手制动臂部件失效分析的基本理论研究
• 3.1 非线性问题的分类
• 3.1.1 材料非线性
• 3.1.2 几何非线性
• 3.1.3 接触非线性
• 3.2 非线性有限元的数值解法
• 3.2.1 直接迭代法
• 3.2.2 牛顿-拉菲逊法
• 3.2.3 增量法
• 3.2.4 显示积分法
• 3.4 材料非线性有限元解法
• 3.5 几何非线性有限元解法
• 3.6 接触非线性有限元解法
• 3.6.1 接触界面条件
• 3.6.2 接触约束算法
• 第4章 手制动臂部件失效分析的建模研究
• 4.1 求解算法的选择
• 4.2 模型类型的选择
• 4.3 单元和网格的选择
• 4.4 材料模型的选择
• 4.5 失效参数的选择
• 4.6 部件间关系的选择
• 4.7 稳定时间的确定
• 4.8 加载方式的选择
• 第5章 手制动臂部件失效分析模型的建立
• 5.1 模型类型的确定
• 5.2 几何模型的建立
• 5.3 单元类型和网格划分方式的确定
• 5.4 材料参数的设置
• 5.5 失效参数的确定
• 5.6 接触参数的确定
• 5.7 分析步的确定
• 5.8 时间增量的设置
• 5.9 约束和载荷的确定
• 第6章 基于总成的汽车手制动臂部件失效分析及整体改进方案
• 6.1 基于总成的汽车手制动臂部件失效分析
• 6.1.1 横向力工况的结果
• 6.1.2 外力拉伸工况的结果
• 6.1.3 高位拉伸工况的结果
• 6.1.4 低位压缩工况的结果
• 6.2 改进方案的提出
• 第7章 汽车手制动臂总成的模态分析
• 7.1 手制动臂总成模态分析的目的
• 7.2 手制动臂总成模态分析的评价标准
• 7.3 汽车手制动臂模态分析方法
• 7.3.1 模态分析理论
• 7.3.2 模态提取方法
• 7.4 手制动臂总成所受的外界激励
• 7.5 手制动臂总成模态分析有限元模型的建立
• 7.5.1 实体模型的建立
• 7.5.2 单元的选取和网格的划分
• 7.5.3 材料参数的确定
• 7.5.4 边界条件的确定
• 7.6 手制动臂总成模态分析结果分析
• 第8章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 研究生阶段发表论文情况
• 致谢