基于有限元分析的越野汽车车架结构优化

发布时间：2017-05-25 17:17

  本文关键词：基于有限元分析的越野汽车车架结构优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 以陆风X6型越野汽车为研究对象,针对其车架容易出现裂纹和裂纹疲劳扩展的问题,借助CAE方法展开了一系列分析工作,并在这些分析结果的指导下对该车架进行了结构优化设计。 运用UG软件建立了该车架的三维实体模型,运用HyperMesh软件对此三维模型进行几何清理、中面抽取、网格划分和悬架焊接模拟等前处理,从而建立了完整的、质量较高的车架有限元分析模型,最后将此有限元模型导入到ANASYS中进行分析。通过实验模态分析验证了理论模态分析结果,从而也验证了所建立有限元分析模型的正确性和准确性。后续CAE分析结果表明：陆风X6越野汽车车架产生裂纹的主要原因是其悬架摆臂支座与纵梁的连接处和扭杆弹簧锚定支座与纵梁的连接处设计不合理,由此造成了局部应力集中以及车架整体扭转刚度不足,因此在越野情况下车架很容易产生裂纹和裂纹疲劳扩展。 采用动态应力抵消的方法对该车架进行了结构关联优化设计。进一步分析表明：该方法不仅消除了车架的局部应力集中,同时还有效提高了车架的整体扭转刚度和疲劳强度,提高了车架的整体使用性能。 陆风X6越野汽车车架按照本文的方法进行改进后,其大量的道路试验和市场反馈表明：该车架改进合理、实用,达到了预期的目的,并且该方法继续应用在新车型陆风X8的车架设计中。
【关键词】：越野汽车 车架 裂纹 疲劳 有限元分析 结构优化设计
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U469.3;U463.32
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-20
• 1.1 前言8-10
• 1.1.1 越野汽车的宏观发展及市场需求8
• 1.1.2 越野汽车实际使用中的常见问题8-9
• 1.1.3 CAE方法在处理这些问题中的应用9-10
• 1.2 本课题来源和选题的意义、目的10-12
• 1.2.1 课题来源10-11
• 1.2.2 选题的意义11-12
• 1.2.3 选题的目的12
• 1.3 基于有限元方法进行车架结构优化的研究综述12-16
• 1.3.1 国内研究现状12-14
• 1.3.2 国外研究现状14-16
• 1.4 本文研究内容及方案16-20
• 1.4.1 本文的主要研究内容16
• 1.4.2 本文的主要研究方案16-20
• 第2章 车架有限元模型的建立20-36
• 2.1 车架有限元建模方法20-21
• 2.2 车架三维实体建模与简化21-24
• 2.2.1 三维实体建模21-23
• 2.2.2 几何模型简化23-24
• 2.3 有限元分析模型的建立24-34
• 2.3.1 借助软件特点24-26
• 2.3.2 单元及材料属性26-28
• 2.3.3 抽取中面与几何清理28-29
• 2.3.4 高质量网格划分29-30
• 2.3.5 连接定义与模拟30-31
• 2.3.6 前悬架的模拟31-33
• 2.3.7 后悬架的模拟33-34
• 2.4 车架整体有限元分析模型34-35
• 2.5 小结35-36
• 第3章 车架结构有限元分析及开裂原因36-58
• 3.1 车架的强度分析36-41
• 3.1.1 车架静力分析工况及约束处理36-37
• 3.1.2 施加载荷37-38
• 3.1.3 静力分析结果及强度校核38-41
• 3.2 车架的刚度分析41-44
• 3.2.1 弯曲刚度42-43
• 3.2.2 扭转刚度43-44
• 3.3 车架的模态分析44-48
• 3.3.1 车架模态分析模型44-45
• 3.3.2 模态CAE结果45-48
• 3.4 模态试验验证48-52
• 3.4.1 模态试验48-50
• 3.4.2 CAE模态分析结果与实验测试结果对比50-52
• 3.5 局部应力分析52-56
• 3.5.1 双横臂与纵梁连接处应力分析52-53
• 3.5.2 扭杆末端与纵梁连接处应力分析53-56
• 3.6 小结与开裂原因分析56-58
• 第4章 车架结构优化58-69
• 4.1 车架结构改进58-61
• 4.1.1 双横臂与纵梁连接处的结构改进58-60
• 4.1.2 扭杆与纵梁连接处的结构改进60-61
• 4.2 改进前后性能对比61-68
• 4.2.1 满载弯曲工况性能对比62-63
• 4.2.2 满载扭转工况性能对比63-65
• 4.2.3 刚度分析结果对比65-66
• 4.2.4 局部特性分析结果对比66-68
• 4.3 小结68-69
• 第5章 优化后车架的随机振动与疲劳强度分析69-84
• 5.1 优化后车架的随机振动分析69-79
• 5.1.1 约束模态分析69-71
• 5.1.2 随机振动分析71-72
• 5.1.3 110km/h的混凝土路工况的分析结果72-76
• 5.1.4 60km/h的碎石路工况的分析结果76-79
• 5.2 优化后车架的疲劳强度计算79-83
• 5.2.1 随机载荷下的疲劳计算方法79-80
• 5.2.2 优化后车架的随机疲劳强度80-83
• 5.3 小结83-84
• 第6章 总结与展望84-87
• 6.1 全文总结84-86
• 6.2 进一步工作建议86-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-91
• 攻读学位期间的研究成果91

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 朱昌发;杨森;钱立军;;特种越野车车架强度及模态分析与结构优化[J];车辆与动力技术;2011年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 侯军海;电动汽车桁架式车架结构的拓扑优化设计[D];中北大学;2012年

2 周继凯;太阳能原型车全数字化设计[D];大连理工大学;2012年

3 徐和林;7140型客车车架的有限元计算及振动与疲劳分析[D];兰州理工大学;2012年

4 孙小园;基于结构优化方法的摩托车整车轻量化研究[D];重庆大学;2012年

5 朱昌发;特种越野车车架有限元分析及结构优化[D];合肥工业大学;2012年

6 乔邦;基于有限元分析的大学生方程式赛车车架结构强度优化[D];河南科技大学;2012年

7 谢娟娟;30吨重卡变速器关键部件疲劳寿命的研究[D];燕山大学;2012年

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本文编号：394440