某型SUV非承载式车身静动态特性与疲劳寿命分析

论文摘要

SUV (Sport Utility Vehicle)运动型多功能车近几年在市场上的占有率逐年攀升,许多大中型汽车企业都在加紧对SUV车新车型的开发和研究工作。论文研究的SUV车采用非承载式车身结构,这种结构兼顾了轿车乘坐的舒适性和越野车的越野性。对于非承载式车身结构而言,车身与车架结构是其主要的承载部件,因此,车身与车架结构的一些性能指标必须满足相应的使用要求。这就需要对这些性能指标进行分析校核,为后续车型及新车型的研究开发提供参考。本论文以某型SUV非承载式车身为研究对象,对其进行了静强度、刚度分析、模态分析及疲劳寿命分析,课题的研究工作包括：对SUV非承载式车身结构的建模过程进行了详细的研究,通过对SUV车身车架的几何模型进行简化,利用有限元前后处理软件HyperMesh建立了SUV车身车架的有限元模型,并详细介绍了建模过程中的单元类型选择及质量控制、连接方式的处理等问题,建立的有限元模型兼顾了模型的精度和模型分析计算的效率。对建好的车身车架有限元模型进行静态强度和刚度分析与校核,找出了该SUV车身各大总成与车架结构中的应力集中区域,并获得SUV车体结构的弯曲及扭转刚度值。同时还对SUV车身的主要开口变形情况进行分析,得到了车身主要开口处的变形量。介绍了模态分析的相关理论及意义,利用有限元软件MSC.Nastran对SUV车进行自由模态分析,通过分析获得了SUV车的模态频率和振型。在此基础上利用多体动力学的相关理论及有限元软件MSC.ADAMS,建立了SUV车的整车刚柔耦合模型和路面激励,并进行了整车在B级路面上的运动仿真,以获得疲劳寿命分析所需的载荷谱。结合相关的有限元分析结果,利用疲劳分析软件MSC.Fatigue对SUV车的车身结构进行疲劳寿命分析,得到车身的对数疲劳寿命结果云图及对数疲劳损伤结果云图,并找出了车身上疲劳损伤比较严重的部位。通过疲劳寿命分析获得了该SUV车在B级随机路面上的最小行程和相应的使用寿命。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 车身有限元分析的发展概述
• 1.3 车身疲劳寿命分析的研究现状
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 第2章 SUV非承载式车身的有限元分析理论与建模
• 2.1 有限元法的概述
• 2.1.1 有限元法的基本原理
• 2.1.2 有限元法的特点与分析过程
• 2.2 论文所用有限元软件简介
• 2.2.1 前后处理软件HyperMesh
• 2.2.2 计算分析软件MSC.Nastran
• 2.2.3 多体动力学软件ADAMS
• 2.2.4 疲劳分析软件MSC.Fatigue
• 2.3 SUV非承载式车身的有限元前处理
• 2.3.1 几何模型的简化
• 2.3.2 模型的网格划分
• 2.3.3 模型单元质量的控制
• 2.3.4 连接方式的模拟和模型的装配
• 2.4 本章小结
• 第3章 SUV非承载式车身结构的静态特性分析
• 3.1 非承载式车身结构的静力学分析概述
• 3.2 非承载式车身结构静强度分析
• 3.2.1 静强度分析概述
• 3.2.2 制动工况强度分析
• 3.2.3 转弯工况强度分析
• 3.2.4 悬空工况强度分析
• 3.2.5 SUV非承载式车身结构的强度分析总结
• 3.3 非承载式车身结构的刚度分析
• 3.3.1 刚度分析概述
• 3.3.2 弯曲刚度分析研究
• 3.3.3 扭转刚度分析研究
• 3.3.4 SUV车身结构开口变形分析
• 3.3.5 SUV非承载式车身结构的刚度分析总结
• 3.4 本章小结
• 第4章 SUV非承载式车身结构的模态分析
• 4.1 模态分析概述
• 4.1.1 模态分析的相关概念
• 4.1.2 模态分析与强度之间的关系
• 4.2 有限元模态分析理论
• 4.3 SUV车的自由模态分析
• 4.3.1 有限元模态的分析过程
• 4.3.2 模态分析的边界条件
• 4.3.3 模态分析与结果评价
• 4.4 本章小结
• 第5章 SUV非承载式车身结构的疲劳寿命分析
• 5.1 疲劳寿命分析的相关理论
• 5.1.1 疲劳分析的累积损伤理论
• 5.1.2 结构疲劳寿命的分析方法
• 5.2 SUV车的多体动力学建模与仿真
• 5.2.1 整车刚柔多体动力学方程简介
• 5.2.2 SUV车身柔性体模型的建立
• 5.2.3 悬架刚体模型的建立
• 5.2.4 轮胎模型的建立
• 5.2.5 随机路面模型的建立
• 5.2.6 整车刚柔耦合模型的建立与仿真
• 5.3 SUV车车体结构的疲劳寿命分析
• 5.3.1 疲劳寿命分析的内容与流程
• 5.3.2 结构的S-N曲线
• 5.3.3 SUV车体结构的疲劳寿命分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 论文总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 论文展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果