【正文】 進行汽車新產(chǎn)品的開發(fā)，是現(xiàn)代汽車企業(yè)開發(fā)新的汽車產(chǎn)品的重要手段之一，它可以在新產(chǎn)品的開發(fā)設計階段預測、評估汽車的各種性能，為產(chǎn)品的開發(fā)成功提供了一定的保障。本論文建立了可信賴的車架的有限元模型，然后利用車架的有限元模型對車架進行了模態(tài)分析、靜態(tài)強度分析，剛度分析，疲勞強度分析和碰撞分析，最后進行拓撲優(yōu)化，使車架的設計滿足使用要求。以后所有的分析計算就在這個離散的結構上進行。40年來，有限元法的應用已由彈性力學平面問題擴展到空間問題、板殼問題，由靜力平衡問題擴展到穩(wěn)定問題、動力問題和波動問題，分析對象從彈性材料擴展到塑性、粘彈性和復合材料等，從固體力學擴展到流體力學、傳熱學、電磁學等領域。實際上，有限元法發(fā)展到了今天，已發(fā)展的較為完善，它已經(jīng)被認為是工程分析中最強有力而又最通用的計算方法，其應用范圍很廣，并且由于實踐性強而具有強大的生命力。車架是汽車的承載體，不僅承擔發(fā)動機、底盤和牽引貨物的質量，而且還要承受汽車行駛過程中所產(chǎn)生的各種力和力矩。Ao, Kazuo等人對利用有限元靜態(tài)強度分析結果指導車架設計過程進行了詳細的介紹。板殼單元模型適用于對車架分析精度要求較高的場合，采用板殼單元建立的車架有限元模型板殼之間的焊接及螺栓連接的模擬形式對于汽車車架結構的分析結果有較大的影響，如何處理焊點模擬與螺栓連接是很關鍵的問題。各梁所采用的截面形狀和尺寸；縱、橫梁聯(lián)接接頭的型式等等。為此，車架應有足夠的彎曲剛度，以使裝在其上的有關機構之間的相對位置在汽車行駛過程中保持不變并使車身的變形最小?？紤]到客車在國內(nèi)的具體使用情況在可能的情況下，車架的設計還應考慮易于吸收撞擊的結構[22]。UG軟件建立車架的幾何模型，并且針對于該車車架，、模態(tài)分析。傳統(tǒng)的設計方法已越來越適應不了發(fā)展的需要。國外機械產(chǎn)品設計已進入計算機輔助設計及自動設計時代，目前它正以有限元—優(yōu)化設計為中心不斷地向前發(fā)展。從物理或幾何概念來說，有限元方法是結構分析的一種計算方法，是矩陣方法在結構力學和彈性力學等領域中的發(fā)展和應用，其基本思路是將彈性連續(xù)體劃分成有限數(shù)量的小單元體，它們在有限多個節(jié)點上相互連結。這個解不是準確解，而是近似解，因為實際問題被較簡單的問題所代替。20世紀60年代初首次提出結構力學計算有限元概念的克拉夫(Clough)教授形象地將其描繪為:“有限元法=RayleighRitz法+分片函數(shù)”，即有限元法是RayleighRitz法的一種局部化情況。第二步:求解域離散化將求解域近似為具有不同有限大小和形狀且彼此相連的有限個單元組成的離散域，習慣上稱為有限元網(wǎng)絡劃分。為保證問題求解的收斂性，單元推導有許多原則要遵循?？傃b是在相鄰單元結點進行，狀態(tài)變量及其導數(shù)(可能的話)連續(xù)性建立在結點處。對于計算結果的質量，將通過與設計準則提供的允許值比較來評價并確定是否需要重復計算。前處理是對計算對象網(wǎng)格劃分、形成計算模型的過程。由于商用軟件已經(jīng)針對多種模型進行過驗證運算，因此只需要按照提示輸入各種條件，包括收斂的方法(在軟件中，這常被稱為求解器)等，計算機就可以進行計算，得到計算結果。UG軟件在航空航天，汽車、通用機械、工業(yè)設備、醫(yī)療器械以及高科技應用領域的機械設計和模具加工自動化的市場上得到了廣泛的應用。2000年來UGS公司在中國的用戶已超過800家，裝機量達到3500多臺。創(chuàng)建實體(Solid )，曲面 (surface )、線框（Wireframe）及其于特征的參數(shù)化建模。 u 特征編輯1．編輯和刪除特征∶參數(shù)化編輯和重定位； 2．特征抑制，特征重排序，特征插入。u 高級建模操作1．輪廓可以被掃描，拉伸或旋轉形成實體； 2．高級的挖空體命令在幾秒鐘內(nèi)使實體變成薄壁設計。許多自由形狀建模操作可以直接產(chǎn)生或修改實體。3. 2 高級仿真模塊介紹高級仿真是一種綜合性的有限元建模和結果可視化的產(chǎn)品，旨在滿足資深分析員的需要。本軟件然后使用該解算器的術語或“語言”及分析類型來展示所有網(wǎng)格劃分、邊界條件和解法選項。這些數(shù)據(jù)結構還允許分析員輕松地共享 FE 數(shù)據(jù)，以執(zhí)行多種分析。另外，高級仿真使分析員能夠控制特定網(wǎng)格公差，這些公差控制著（例如）軟件如何對復雜幾何體（例如圓角）劃分網(wǎng)格。o NX 熱解算器是一種完全集成的有限偏差解算器。您可以使用 NX 熱和 NX 流一起執(zhí)行耦合熱/流分析。、加載方法、數(shù)據(jù)類型等功能做進一步的介紹：靜力分析是工程結構設計人員使用最為頻繁的分析手段，主要用來求解結構在與時間無關或時間作用效果可忽略的靜力載荷（如集中/分布靜力、溫度載荷、強制位移、慣性力等）作用下的響應，并得出所需節(jié)點的位移、節(jié)力點、約束（反）力、單元內(nèi)力、單元應力和應變能等。在靜力分析中除線性外，主要分為幾何非線性，材料非線性及考慮接觸狀態(tài)的非線性如塑性、蠕變、大變形、大應變和接觸問題等。該方法較其它有限元軟件中所使用的限定載荷量級法具有更高的精確度和可靠性。針對于中小及超大型問題不同的解題規(guī)模。、減少額外投資提供了一個十分有用的工具。接觸分析也是非線性分析一個很重要的應用方面，如輪胎與道路的接觸、齒輪、墊片或襯套等都用到接觸分析。 ：靜態(tài)和動態(tài)氣彈響應分析、顫振分析及氣彈優(yōu)化。子結構可使問題表達簡單、計算效率提高、計算機的存儲量降低。9．高級對稱分析針對結構的對稱、反對稱、軸對稱或循環(huán)對稱等不同的幾何特點。具體步驟如下： 4．1 繪制縱梁縱梁我是采用沿引導線掃略這個功能完成的。又由于曲線的生成是完全按照設計圖紙的到的，得到的縱梁即為設計師要求達到的理想形狀。最后進行布爾運算求和，使之與車架縱梁連為一體。再充分利用折彎，沖孔和展開功能。最后得到一個完整的模型 車架模型5 車架的靜態(tài)分析5．1 力學模型的選擇有限元分析的基本思想，是用一組離散化的單元組集，來代替連續(xù)體結構進行分析，這種單元組集體稱之為結構的力學模型；如果已知各個單元體的力和位移(單元的剛度特性)，只需根據(jù)節(jié)點的變形連續(xù)條件與節(jié)點的平衡條件，來推導集成結構的特性并研究其性能。因此，正確建立結構的力學模型，是分析工作的第一步。其缺點是：無法仔細分析車架應力集中間題，因而不能為車架縱、橫梁連接方案提供實用的幫助。5．2 車架的計算方法汽車車架的主要結構形式為邊梁式車架，貨車車架縱梁截面多為槽形，橫梁截面可為槽形、閉口矩形或圓管。其不足之處于下列幾點：忽略了接頭的柔度．而它對車架變形和桿端力矩的計算卻很有影響； 無法確切計算接頭區(qū)域的應力分布．而這對于車架的設計和優(yōu)化卻很重要；只用梁單元，不能反映設計的修改，如接頭形狀和連接形式的改變。5．3 等效載荷的簡化計算結果的真實值與可信性程度如何與模型的建立、載荷的簡化有直接的關系。因此在車架應力的有限元計算中考慮貨箱的剛度貢獻，6 車架結構有限元分析車架用UG高級仿真模塊進行有限元分析的前期處理工作。因此，在任一節(jié)點處，須考慮6個節(jié)點位移分量。對于鋼板彈簧，將模擬前后板簧的彈簧元下端點分別固連在相應的剛性單元上。（部分單元）（全部單元）6．3 對車架進行應變測量實驗汽車的使用條件非常復雜,對整車和總成的性能要求也很高,即使在設計和制造時對某些問題考慮非常周密也不能保證性能的完備性,提高產(chǎn)品質量和市場競爭力的重要手段.汽車試驗按照試驗對象分類,包括:1)整車試驗 試驗的目的是考核評定整車的主要技術性能,測出其各項技術性能指標,如動力性、經(jīng)濟性、平順性、制動性和通過性等。本課題中所做的車架試驗即為其中的機構及總成試驗。應變片由敏感元件、基底、蓋片和引線組成,其中的敏感元件用黏合劑粘在其底和蓋片之間,引線焊接在線柵的兩端。對該車車架進行抗彎靜載強度測試，以根據(jù)實驗結果修正有限元計算模型。補償片貼在相同材料、相同溫度、不受力的材料上。實驗中過程中采用YJD1型應變儀測量車架的應變，然后根據(jù)實驗中測量的各點應變和材料的特性計算出相應的應力值。比較點12345678計算值10512912098130102122142實驗值96表1彎曲工況下實驗值和計算值的應力比較比較點12345678計算值220125145195145155160195實驗值202103133188141149157187表2彎扭工況下實驗值和計算值的應力比較由于有限元分析方法是一種近似數(shù)值求解方法，因此對工程實際問題進行計算時很難求得精確解。例如，有限元模型中假定材料為各向同性，但由于制造過程中加工和熱處理的影響會導致實際結構材料特性的不均勻性。由上圖可以看出，與實驗結果相比，計算結果的誤差在基本177。座位上的乘客與座椅載荷分配到相近的節(jié)點上；發(fā)動機、變速器等載荷則各自分配到相應的支承節(jié)點上。此種扭轉工況下的動載，在時間上變化得很緩慢，其扭轉特性可以近似地看作是靜態(tài)的，許多試驗結果也都證實了這一點，即靜扭試驗下的骨架強度可以反映出實際強度。這種情況下，較大應力的位置分別位于以下各點：圖靜載荷彎扭工況——位移約束 圖靜載荷彎扭工況——應力分布圖彎扭工況——位移分布圖動載荷彎扭工況——車架位移分布圖動載荷彎扭工況——應力分布結論車架作為汽車的重要組成部分,它的強度關系到整車的安全性和使用壽命,因此, 使用有限元分析方法對該田野汽車車架強度進行校核,其重要意義就在于提高整車安全性,提高車輛的使用壽命,從而進一步提高整車質量。并重點對空間梁的有限元分析進行了解釋,建立了車架有限元平衡方程并予以求解。,論文給予了詳細介紹,如直接CAD幾何訪問,有限元分析定義等。其次,建立了車架的有限元模型。另外，車架上的鋼板彈簧通過彈簧單元模擬。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，求出車架結構因變形而引起的各結點位移。經(jīng)過邊界條件的處理和載荷的處理之后,確定了計算工況,選擇彎曲和滿載扭轉(即彎扭)兩種工況進行了處