【摘 要】
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汽车车架作为汽车总成的重要组成部分,承受着各种载荷的作用包括来自道路、汽车总成件的各种复杂载荷,因而,车架的结构设计在汽车总体设计中至关重要。使用有限元法对车架结
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汽车车架作为汽车总成的重要组成部分,承受着各种载荷的作用包括来自道路、汽车总成件的各种复杂载荷,因而,车架的结构设计在汽车总体设计中至关重要。使用有限元法对车架结构进行性能分析及拓扑优化,可以提高整车的静态和动态性能,同时在改善结构性能的基础上可以得到材料的最优分布。本文首先对国内外有限元技术的研究现状及车架结构优化技术的发展趋势进行综述。以某多功能电动车为研究对象,根据车架的结构特点,对车架进行了合理的简化,然后综合使用HyperMesh、ANSYS软件建立了以板壳单元为基础的有限元模型,并重点对悬架结构进行了模拟研究。根据车架的实际承载情况,分别选择满载弯曲和扭转两个典型工况,进行了有限元静态分析,并讨论了车架在两个工况下的应力分布与变形情况。分析结果表明,该车架的应力值小于材料的强度极限,满足设计的要求。然后对车架进行了模态分析,得到车架结构的固有频率及相应的振型,可以清楚地掌握车架结构的动态性能,为车架的优化设计和结构改进提供了理论依据。选取薄板作为基结构,分别在水平弯曲工况、前轮悬空扭转工况、后轮悬空扭转工况和对角轮悬空扭转工况等四种工况条下,以体积(质量)为约束函数,以刚度为目标函数对该薄板进行拓扑优化。在进行优化的同时根据材料的密度分布,确定车架的基本结构,这不仅为车架的结构设计提供了良好的理论依据,而且对车架的优化设计提供了新的思路和可行的具体路线。
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