基于ANSYS的重型货车车架结构分析和优化研究

发布时间：2017-05-19 11:00

  本文关键词：基于ANSYS的重型货车车架结构分析和优化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 车架是汽车上重要的承载部件,车辆所受到的各种载荷最终都传递给车架,因此,车架结构性能的好坏直接关系到整车设计的成败。通过有限元法对车架结构进行性能分析,在设计时考虑车架结构的优化,对提高整车的各种性能,降低设计与制造成本,增强市场竞争力等都具有十分重要的意义。大型通用有限元软件ANSYS凭借其强大的分析功能和高度可靠性,在结构静力分析和动力分析以及优化设计等方面具有无可比拟的优越性。 本文以某重型货车车架结构为研究对象,通过对Pro/E和ANSYS软件的学习、消化与吸收,采用实体单元,对车架结构的有限元建模、车架结构的静、动态特性分析问题进行了研究。以实体单元为基础创建了车架结构的拓扑优化模型和简单的尺寸优化模型,以车架的纵梁截面尺寸为设计变量,以车架结构的总体积最小为优化目标,对车架纵梁的截面尺寸进行优化并分析了优化结果。阐述了应用ANSYS进行结构优化设计的基本指导思想及方法,推广到解决以板壳单元为基础的车架优化问题,根据实际需要调整优化的设计变量、状态变量以及目标函数。 通过对某重型货车车架结构的有限元仿真及优化,得到了一些有益的结论,为车架的设计提供了指导作用。
【关键词】：重型货车车架 ANSYS 模态分析 拓扑优化
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U463.32
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题的背景8
• 1.2 论文选题的意义与目的8-9
• 1.2.1 论文选题的意义8-9
• 1.2.2 论文选题的目的9
• 1.3 有限元法在车架结构设计中的应用现状及问题9-12
• 1.3.1 车架结构设计与分析的概述9-10
• 1.3.2 车架结构有限元模型的形式10
• 1.3.3 车架结构有限元分析类型10-12
• 1.3.4 有限元法在车架结构分析中存在的问题12
• 1.4 本文的主要研究内容12-13
• 第二章 ANSYS 软件的介绍13-23
• 2.1 ANSYS 软件的介绍13-22
• 2.1.1 ANSYS 的发展概述13-14
• 2.1.2 ANSYS 的主要特点14
• 2.1.3 ANSYS 的主要功能14-16
• 2.1.4 ANSYS 的结构分析文件16
• 2.1.5 ANSYS 提供的分析类型16-18
• 2.1.6 ANSYS 单元库构成体系18-19
• 2.1.7 ANSYS 中连接关系的处理19-20
• 2.1.8 ANSYS 网格检查20-21
• 2.1.9 ANSYS 求解器简介21-22
• 2.2 本章小结22-23
• 第三章 基于实体单元的车架结构有限元建模23-31
• 3.1 Pro/Engineer 简介23-24
• 3.1.1 Pro/E 发展历程概述23
• 3.1.2 Pro/E 的基本功能23-24
• 3.1.3 Pro/E 的主要模块24
• 3.2 Pro/E 几何建模的注意事项及模型的简化24-26
• 3.2.1 几何建模的注意事项24-25
• 3.2.2 几何建模的简化25-26
• 3.3 建立车架模型26-30
• 3.3.1 建模时的简化处理26-27
• 3.3.2 应用Pro/E 建立车架三维几何模型27
• 3.3.3 应用ANSYS 对车架模型进行网格划分27-28
• 3.3.4 对实体单元Solid92 的简要介绍28-30
• 3.4 本章小结30-31
• 第四章 车辆载荷的分析31-36
• 4.1 车辆载荷分类31-33
• 4.1.1 行驶载荷31-32
• 4.1.2 操作载荷32
• 4.1.3 特殊载荷32-33
• 4.2 车辆载荷影响因素分析33-34
• 4.2.1 载荷量和乘员人数33
• 4.2.2 行驶速度33
• 4.2.3 路面状况33-34
• 4.2.4 驾驶操作34
• 4.3 车架受力情况模拟34-35
• 4.3.1 静载荷34
• 4.3.2 动载荷34-35
• 4.4 本章小结35-36
• 第五章 车架结构性能的分析与研究36-53
• 5.1 车架结构的静力性能分析36-42
• 5.1.1 静力分析的基本概念及流程36-37
• 5.1.2 车架结构静力分析工况及约束处理37
• 5.1.3 车架结构静力分析规范37-39
• 5.1.4 车架结构静力分析结果39-42
• 5.2 车架结构的动力性能分析42-52
• 5.2.1 车架的模态分析42-44
• 5.2.2 结构动力性能分析方程44
• 5.2.3 刚度矩阵和质量矩阵形成44-45
• 5.2.4 车架结构模态分析规范45-52
• 5.3 本章小结52-53
• 第六章 车架结构优化设计的初步研究53-78
• 6.1 拓扑优化53-61
• 6.1.1 拓扑优化的概念53-54
• 6.1.2 拓扑优化的理论基础54-57
• 6.1.3 拓扑优化基本结构的建立57-59
• 6.1.4 拓扑优化结果的处理和分析59-61
• 6.2 优化设计的理论基础61-77
• 6.2.1 优化设计的概念61
• 6.2.2 优化设计的基本定义61-62
• 6.2.3 优化设计的步骤62-67
• 6.2.4 优化设计的数学描述67-68
• 6.2.5 ANSYS 的基本优化方法68-69
• 6.2.6 优化设计数学模型建立的原则69
• 6.2.7 简单的车架纵梁优化设计模型的建立69-73
• 6.2.8 定义优化变量73
• 6.2.9 设置并运行优化73-74
• 6.2.10 优化结果及分析74-77
• 6.3 本章小结77-78
• 第七章 结论与展望78-80
• 7.1 结论78
• 7.2 展望78-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-84
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果84

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 杜现斌;张为春;;某矿用半挂车车架有限元分析及拓扑优化[J];煤矿机械;2013年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王占亮;三十吨散装物料自卸半挂车的研究与设计[D];河北科技大学;2010年

2 王建武;汽车轮胎试验系统结构设计及有限元分析[D];吉林大学;2011年

3 魏小强;铰接履带运输车车体和铰接架强度刚度分析[D];吉林大学;2011年

4 张利那;数控机床用直线电机的优化设计研究[D];河北工程大学;2011年

5 万欣欣;高速运动堆垛机的结构稳定性研究[D];昆明理工大学;2011年

6 吕庆磊;三轴稳定跟踪平台设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

7 孙灿亮;一回路止回阀强度分析及优化设计[D];哈尔滨工程大学;2011年

8 胡凯;新型摩擦偶合器设计与有限元分析[D];山东科技大学;2011年

9 张阿玲;一种电动汽车车身、车架结构设计及其性能优化[D];中北大学;2012年

10 张兰;多自由度双轴车辆模型在波形路面上的动力分析[D];重庆交通大学;2010年

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本文编号：378481