汽车车架静态及动态特性的分析与研究

目录

1 绪论 1

1.1前言 1

1.2 车架有限元建模与分析的发展 1

1.3 国内外发展状况 1

1.4 选题的目的和意义 2

1.5 课题主要研究内容 3

2 有限元法与ANSYS软件 4

2.1 有限元法 4

2.1.1 有限元法概述 4

2.1.2 有限元法的要点和特性 5

2.2 ANSYS软件简介 6

2.2.1 ANSYS软件的分析步骤 7

2.2.2 ANSYS软件的基本功能 7

3 车架有限元模型的建立 9

3.1  有限元模型建立的方法 9

3.2  车架几何实体模型的建立 9

3.3 车架结构有限元模型基本单元的选择 10

3.3.1 单元属性的确定及基本单元的选择 10

3.3.2 单元的划分 12

3.3.3 弹簧单元 13

3.4 荷载处理 13

4 车架静态特性分析 14

4.1 工况一弯曲工况 14

4.2 工况二弯扭工况 17

4.3 工况三弯扭工况 19

5 车架的有限元模态分析 23

5.1 车架模态分析理论基础和步骤 23

5.2 车架的模态分析 24

5.2.1 约束模态分析 25

5.2.2 自由模态分析 29

总结 34

致谢 35

参考文献 36

1 绪论

1.1前言

汽车作为交通运输工具之一，发挥着非常重要的作用。随着国民经济的快速发展，汽车工业得到了飞速发展，因此要求提供更多更好的结构轻、性能好、质量高、用途广、安全可靠的汽车。汽车车架作为汽车总成的一部分，承受着来自道路及各种复杂载荷的作用，而且汽车上许多重要总成件都是以车架为载体，因而，车架的强度和刚度在汽车总体设计中显得非常重要。

1.2 车架有限元建模与分析的发展

早期，车架的结构分析采用试验方法，设计和试验交叉进行是串行组织的。在车架设计过程中，在定型之前往往经过多轮设计，通过样品制造——试验——修改——再设计的往复，周期长,人力，物力消耗大；设计面对的对象是实物。后来，随着经验的积累，人们开始逐渐将计算技术应用于汽车车架的结构分析及设计。初期的车架分析计算是通过将车架简化成两根纵梁，进行弯曲强度校核的。这种计算方法至今还在沿用，但它显然满足不了汽车车架的设计要求。后来提出的车架扭转强度计算方法，认为车架抗弯曲刚度比抗扭转刚度大很多，进而假设车架在扭转整个结构都不发生弯曲。这种方法避免了求解车架高次超静定方程的困难。但只能计算纯扭转，不能考虑车架的实际工况，计算和试验结果的对比分析表明，这种认为车架工作时只扭转不弯曲的理论是有失偏颇的。并且，这种计算方法比较复杂，计算量大，在当时的实际运用中也存在着很大的困难。

随着计算机技术的高速发展，汽车车架的结构设计逐渐由传统的经验设计方法，转向了现代设计方法。例如模态试验方法，有限元方法等。其中有限元方法已经成为建立有限元模型并模拟车架的主要分析途径，且慢慢走向成熟[1]。