重型卡车车身灵敏度分析研究与拓扑优化设计

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重型卡车车身灵敏度分析研究与拓扑优化设计

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内容提示：随着技术进步和人们节能意识的提升，汽车正朝着节能、环保、安全、舒 适、智能和网络化等方向发展，减小汽车自身质量是汽车降低燃油消耗及减少 排放的有效措施之一。车架是重型载重汽车的重要部件，支承着发动机、离合 器、变速器、转向器、驾驶室、和货箱等所有簧上质量的有关机件，承受着传 给它的各种力和力矩。此外，由于重型载重汽车的使用条件十分恶劣，受力状 况也非常复杂。全面彻底的了解汽车车架的承载特征，是对车架进行改进设计 和优化处理的基础和关键。因此，如何设计出既满足使用要求，又具有轻量特 征的车架成了一项具有挑战意义的工作。 伴随着计算机硬件和科技的飞速发展，有限单元法作为一种重要的数值分 析技术，已经广泛的应用于车架的动态和静态分析研究中。有限元法的重要优 势在于能够改善市场上汽车产品的质量，，降低开发制造成本。为了促进车架设 计的水平，提升整车在市场上的占有率，我们必须将车架有限元分析技术提高 到战略高度上。． 本文的重点介绍了利用灵敏度分析的方法对重型卡车车架进行轻量化的方 法。首先，本文建立了基于HyperWorks的卡车车架有限元模型。其次，分别讨 论了该车架静态时在纯弯曲工况和扭转工况下的静强度分析，进行了静态时的 刚度分析‘。然后，对车架结构的静、动态特性进行深入研究，在经过实验和分 析的基础上，确定了有限元模型是准确的；最后，本文提出了基于灵敏度方法 的结构轻量化的具体方案，使得质量成功下降T240kg。本文解决了解决了以往 本领域研究中轻量数据不精确的问题，为进一步研究提供了基础。 结构拓扑优化也是本文的重要部分之～。结构拓扑优化是一门新兴的工程 技术，并且已经取得了一定的成功。本文首先根据实际尺寸和边界条件创建了 三维拓扑优化模型。然后采用变密度法，针对同一模型进行了多次的迭代计算， 最终得到了优化模型。 关键词：卡车车身；有限元分析；灵敏度分析；轻量化；拓扑优化

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