【正文】 模型規(guī)模。因此，在滿載情況下，一個前〔后〕輪懸空時施加在前（后）橋上的扭矩的作用，應(yīng)認(rèn)為是最嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)工況。計算過程中各部分載荷重量如下：(1)動力總成質(zhì)量（不包括車架）：220Kg；(2)車身質(zhì)量：650Kg；(3)貨箱質(zhì)量：300Kg；(4)乘員質(zhì)量：325Kg；車輛的使用工況雖然很復(fù)雜、但直接關(guān)系到車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要是彎曲和滿載扭轉(zhuǎn)(即彎扭)兩種工況。10%之內(nèi)。雖然在實驗過程中為避免這些因素的影響，將應(yīng)變片盡量遠(yuǎn)離這些區(qū)域，但是影響仍然會存在。有限元分析過程中的誤差包括模型誤差和計算誤差。實驗工況為整車原地加載，加載過程中將300kg的重物均布在貨廂底板上，同時在車身前部駕駛室內(nèi)座椅上按照實際工況布置225kg的重物。3)根據(jù)應(yīng)變儀所讀出的測點實際應(yīng)變值，利用公式即可獲得測點的應(yīng)力值。1)實驗中采用應(yīng)變片測試技術(shù)。將應(yīng)變片用黏合劑貼在試件上,試件受力產(chǎn)生變形時,應(yīng)變片也同時發(fā)生變形,其電阻隨之改變,即產(chǎn)生應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)。試驗原理及方法應(yīng)變片工作原理:電阻應(yīng)變片簡稱為電阻片或應(yīng)變片。整車基本參數(shù)的測定也包括在整車試驗范圍內(nèi)。有限元分析過程中，要有足夠的約束條件，以消除車架的整體剛性位移，求出車架結(jié)構(gòu)因變形而引起的各結(jié)點位移。計算過程中采用3D四面體單元對車架的幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并利用剛性單元將力施加到各相應(yīng)節(jié)點上。6．1 計算模型由于車輪軸通過前、后鋼板彈簧裝在車架上，車架上面承受著發(fā)動機(jī)、駕駛室、車箱及貨物等一系列垂直于框架平面的載荷，所以車架實際上可視作空間板架結(jié)構(gòu)。早期的車架強(qiáng)度計算是將車架簡化為簡支梁，只做彎曲強(qiáng)度的校核。2)考慮接頭形狀有完全法和混合法?？v梁和橫梁的聯(lián)結(jié)方式有焊接、鉚接和螺栓聯(lián)結(jié)等。組合單元模型則是既采用梁單元也采用板殼單元進(jìn)行離散。目前采用有限元分析模型一般有如下兩種：梁單元模型和組合模型等。有限元的特點是始終以矩陣形式來作為數(shù)學(xué)表達(dá)式，便于程序設(shè)計，大量工作是由電于計算機(jī)來完成，只要計算機(jī)容量足夠，單元的剖分可以是任意的，對于任何復(fù)雜的幾何形狀，多樣化的載荷和任意的邊界條件都能適應(yīng)。對于空間曲面則還要用掃略來做出。如圖： 縱梁上的支架 4．3 繪制橫梁圓柱形的橫梁用軟管功能即可實現(xiàn)。 4．2 繪制支架建立基準(zhǔn)平面，再該基準(zhǔn)平面上用草圖功能畫出支架的平面形狀。由于給定了二維圖形，故在建模模式下，用草圖功能，在草圖xc yc , yc zc平面上分別畫出車架縱梁的某一條外沿線在主視圖和俯視圖的投影，然后完成草圖，在建模(Modeling)中拉伸成片體，并使兩個片體相交，求交線，由此得到車架縱梁的輪廓線外沿線，并用相同的方法得到車架縱梁的四條外沿線。類似超單元分析，高級對稱分析可大大壓縮大型結(jié)構(gòu)分析問題的規(guī)模，提高計算效果。超單元分析則在子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了重復(fù)和鏡像映射和多層子結(jié)構(gòu)功能，不僅可單獨運(yùn)算而且可與整體模型混合使用，結(jié)構(gòu)中的非線性與線性部分分開處理可以減小非線性問題的規(guī)模。7．流—固耦合分析流固耦合分析主要用于解決流體(含氣體)與結(jié)構(gòu)之間的相互作用效應(yīng)?；谝痪S、二維、三維熱分析單元，、對流、輻射、相變、熱控系統(tǒng)在內(nèi)所有的熱傳導(dǎo)現(xiàn)象，并真實地仿真各類邊界條件，構(gòu)造各種復(fù)雜的材料和幾何模型，模擬熱控系統(tǒng)，進(jìn)行熱—結(jié)構(gòu)耦合分析。：幾何非線性分析、材料非線性分析、非線性邊界(接觸問題)、非線性瞬態(tài)分析等。很多材料在達(dá)到初始屈服極限時往往還有很大潛力可挖，通過非線性分析工程師可充分利用材料的塑性和韌性。實際工程問題中，很多結(jié)構(gòu)響應(yīng)與所受的外載荷并不成比例。，它具有其它有限元分析軟件所無法比擬的強(qiáng)大分析功能。屈曲分析主要用于研究結(jié)構(gòu)在特定載荷下的穩(wěn)定性以及確定結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的臨界載荷，：線性屈曲和非線性屈曲分析。該分析同時還提供結(jié)構(gòu)的重量和重心數(shù)據(jù)。3．3 作為世界CAE工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及最流行的大型通用結(jié)構(gòu)有限元分析軟件，并為用戶提供了方便的模塊化功能選項，：基本分析模塊（含靜力，模態(tài)，屈曲，熱應(yīng)力，流固耦合及數(shù)據(jù)庫管理等），動力學(xué)分析模塊，熱傳導(dǎo)模塊，非線性分析模塊，氣動彈性分析模塊，DMAP用戶開發(fā)工具模塊及高級對稱分析模塊。它允許熱工程師預(yù)測承受熱載荷的系統(tǒng)中的熱流和溫度。* 高級仿真包括許多幾何體抽取工具，使分析員能夠根據(jù)其分析需要來量身定制 CAD 幾何體。* 高級仿真提供世界級的網(wǎng)格劃分功能。另外，您還可以解算您的模型并直接在高級仿真中查看結(jié)果；不必首先導(dǎo)出解算器文件或?qū)虢Y(jié)果。高級仿真包括一整套預(yù)處理和后處理工具，并支持多種產(chǎn)品性能評估解法。自由形狀片體和實體與它們定義的幾何體相關(guān)，允許重訪早期設(shè)計決策及自動更新下游工作。如果需要，內(nèi)壁拓?fù)鋵⒉煌谕獗冢?3．對共同的設(shè)計元素的用戶定義特征User Defined Features。 u 特征建模 (Feature Modeling) 特征建模設(shè)計可以以工程特征術(shù)語定義，而不是低水平的CAD幾何體。在本次建模中，主要用到的是實體建模部分，即Solid Modeling，下面概述實體建模部分（Solid Modeling）的基本功能實體建模 (Solid Modeling) UG/Solid Modeling是所有其它幾何建模產(chǎn)品的基礎(chǔ)。隨著我國計算機(jī)二維繪圖技術(shù)的逐步普及，以三維實體建模為基礎(chǔ)的計算機(jī)輔助零件設(shè)計、裝配設(shè)計、運(yùn)動分析、有限元分析、數(shù)控加工仿真與編程等方面的需求正在快速增長，很多工程設(shè)計人員已開始從使用二維CAD系統(tǒng)轉(zhuǎn)向使用三維CAD系統(tǒng)。多年來，UGS公司一直在支持美國通用汽午公司實施目前全球最大的虛擬產(chǎn)品開發(fā)項目，同時UG也是日木著名汽車零部件制造商DFNSO公司的計算機(jī)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并在全球汽車行業(yè)得到了應(yīng)用，如Navistar,底特律柴油機(jī)廠、Winnebago和Rorbert Bosch AG等。后處理是對計算結(jié)果（應(yīng)力、應(yīng)變或振型等）的整理，形成等應(yīng)力線、變形圖、振型圖等，以及結(jié)果的輸出。包括單元類型的選擇，結(jié)構(gòu)的材料特征參數(shù)的確定，實體建模，節(jié)點和單元網(wǎng)格的確定，邊界條件或約束條件及載荷的移置等。簡言之，有限元分析可分成三個階段，前處理、處理和后處理。第六步:聯(lián)立方程組求解和結(jié)果解釋有限元法最終導(dǎo)致聯(lián)立方程組。對工程應(yīng)用而言，重要的是應(yīng)注意每一種單元的解題性能與約束。顯然單元越小(網(wǎng)絡(luò)越細(xì))則離散域的近似程度越好，計算結(jié)果也越精確，但計算量及誤差都將增大，因此求解域的離散化是有限元法的核心技術(shù)之一。不同于求解(往往是困難的)滿足整個定義域邊界條件的允許函數(shù)的RayleighRitz法，有限元法將函數(shù)定義在簡單幾何形狀(如二維 問題中的三角形或任意四邊形)的單元域上(分片函數(shù))，且不考慮整個定義域的復(fù)雜邊界條件，這是有限元法優(yōu)于其他近似方法的原因之一。由于大多數(shù)實際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成為行之有效的工程分析手段。在一定精度要求下，對每個單元用有限多個參數(shù)來描述它的力學(xué)特性，而整個連續(xù)彈性體的力學(xué)特性，可認(rèn)為是這些小單元體力學(xué)特性的總和，從而建立起連續(xù)體的力的平衡關(guān)系。有限元方法是數(shù)值計算中的—種離散化方法，用數(shù)學(xué)術(shù)語來說，就是從變分原理出發(fā)，通過分區(qū)插值把二次泛函(能量積分)的極值問題化為一組多元線性代數(shù)方程來求解。因此，近 20 年來，由于計算機(jī)的應(yīng)用，正在設(shè)計領(lǐng)域中進(jìn)行著一場深刻的革新，如用理論設(shè)計代替經(jīng)驗設(shè)計，用精確設(shè)計代替近似設(shè)計；用優(yōu)化設(shè)計代替一般設(shè)計，用動態(tài)分析代替靜態(tài)分析等等，而有限元方法為在設(shè)計階段掌握產(chǎn)品性能提供了強(qiáng)有力的工具。主要通過以下步驟完成：1) 通過UG等軟件建立輕型汽車車架總成的三維幾何數(shù)學(xué)模型2) 劃分有限元單元3) 設(shè)定約束條件和承載情況4) 對不同工況下車架的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行計算5) 根據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行分析，提出改進(jìn)意見在以上步驟中，第2，3，4步是核心步驟，第1步是最重要的準(zhǔn)備工作。車架作為汽車的基礎(chǔ)部件，受力狀態(tài)、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，無法用簡單的數(shù)學(xué)方法對其各部分的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析計算，而采用有限元分析即可對車架的靜強(qiáng)度、振動模態(tài)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析，從而使車架設(shè)計從經(jīng)驗設(shè)計進(jìn)入到科學(xué)設(shè)計階段。車架也應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以保證其有足夠的可靠性和壽命，縱梁等主要零件在使用期內(nèi)不應(yīng)有嚴(yán)重變形和開裂。再者，車架結(jié)構(gòu)和載荷都比較復(fù)雜，難以形成較好的數(shù)學(xué)模型，因此該文作者并未對車架進(jìn)行全面分析，這勢必影響結(jié)果的可靠性。汽車車架結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計是汽車工業(yè)近些年的重要研究領(lǐng)域。提出了利用車架模態(tài)分析結(jié)果直接對結(jié)構(gòu)動態(tài)特性進(jìn)行評價的方法。因此，其強(qiáng)度不僅關(guān)系到整車能否正常行駛，而且還關(guān)系到整車安全性。利用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，實質(zhì)上也是一種“計算機(jī)的數(shù)值實驗”，它不僅使過去無法進(jìn)行運(yùn)算的課題獲得數(shù)值解，而且逐漸代替某些成本高、時間長的常規(guī)試驗。由于計算機(jī)的飛速發(fā)展，使得有限元法在工程中得到了廣泛的應(yīng)用。有限元法之所以能夠求解結(jié)構(gòu)任意復(fù)雜的問題，并且計算結(jié)果可靠、精度高，其中原因之一在于它有豐富的單元集，能夠適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)的簡化。1．2 有限元法在國內(nèi)、外 汽車分析方面的應(yīng)用和發(fā)展概況有限單元法是一種很有效的數(shù)值計算方法，它能對工程實際中幾何形狀不規(guī)則，載荷和支承情況復(fù)雜的各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行變形計算、應(yīng)力分析和動態(tài)特性分析。利用有限元方法可以在汽車的三維設(shè)計階段對車架的強(qiáng)度、剛度、疲勞壽命和動態(tài)特性進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和預(yù)測，并進(jìn)行優(yōu)化，指導(dǎo)設(shè)計工程師對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 Static analysis。在計算得到的車架模態(tài)的基礎(chǔ)上，研究了車架在路面上動態(tài)響應(yīng)情況，選取了車架上的駕駛室安裝點、發(fā)動機(jī)支架點和貨箱支撐點等關(guān)鍵點作為響應(yīng)輸出，得出了個關(guān)鍵點的動態(tài)應(yīng)力分布和動態(tài)位移情況。其結(jié)果還可以為車架的優(yōu)化設(shè)計和結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供理論依據(jù)。車架的性能主要取決于車架在靜態(tài)載荷和動態(tài)載荷下的響應(yīng)情況，因此對車架進(jìn)行靜、動態(tài)響應(yīng)分析不僅可以評價車架自身的性能，而且還可以作為整車的行駛平順性等性能的評價指標(biāo)。對應(yīng)車架在扭轉(zhuǎn)和彎曲兩種工況，施加相應(yīng)的邊界條件和載荷條件，進(jìn)行了靜態(tài)響應(yīng)分析，找出了車架結(jié)構(gòu)中的薄弱部位。 Modal analysis。利用現(xiàn)代CAD/CAE技術(shù)