【正文】 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(zhuǎn)(即彎扭)兩種工況進行了處理。另外，車架上的鋼板彈簧通過彈簧單元模擬。,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。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(jié)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(zhì)量。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。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(jié)構(gòu)材料特性的不均勻性。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。對該車車架進行抗彎靜載強度測試，以根據(jù)實驗結(jié)果修正有限元計算模型。本課題中所做的車架試驗即為其中的機構(gòu)及總成試驗。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。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(jié)構(gòu)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。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。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。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(jié)構(gòu)進行分析，這種單元組集體稱之為結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的特性并研究其性能。最后進行布爾運算求和，使之與車架縱梁連為一體。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。子結(jié)構(gòu)可使問題表達簡單、計算效率提高、計算機的存儲量降低。、減少額外投資提供了一個十分有用的工具。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。、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(jié)構(gòu)設計人員使用最為頻繁的分析手段，主要用來求解結(jié)構(gòu)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。o NX 熱解算器是一種完全集成的有限偏差解算器。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還允許分析員輕松地共享 FE 數(shù)據(jù)，以執(zhí)行多種分析。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(jié)果可視化的產(chǎn)品，旨在滿足資深分析員的需要。u 高級建模操作1．輪廓可以被掃描，拉伸或旋轉(zhuǎn)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。創(chuàng)建實體(Solid )，曲面 (surface )、線框（Wireframe）及其于特征的參數(shù)化建模。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。前處理是對計算對象網(wǎng)格劃分、形成計算模型的過程。總裝是在相鄰單元結(jié)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(jié)點處。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。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。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。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。為此，車架應有足夠的彎曲剛度，以使裝在其上的有關機構(gòu)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。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(jié)構(gòu)的分析結(jié)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。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(zhì)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。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。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。 Modal analysis。車架的性能主要取決于車架在靜態(tài)載荷和動態(tài)載荷下的響應情況，因此對車架進行靜、動態(tài)響應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。在計算得到的車架模態(tài)的基礎上，研究了車架在路面上動態(tài)響應情況，選取了車架上的駕駛室安裝點、發(fā)動機支架點和貨箱支撐點等關鍵點作為響應輸出，得出了個關鍵點的動態(tài)應力分布和動態(tài)位移情況。利用有限元方法可以在汽車的三維設計階段對車架的強度、剛度、疲勞壽命和動態(tài)特性進行準確的分析和預測，并進行優(yōu)化，指導設計工程師對產(chǎn)品進行優(yōu)化設計。有限元法之所以能夠求解結(jié)構(gòu)任意復雜的問題，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，能夠適應各種結(jié)構(gòu)的簡化。利用有限元法進行結(jié)構(gòu)分析，實質(zhì)上也是一種“計算機的數(shù)值實驗”，它不僅使過去無法進行運算的課題獲得數(shù)值解，而且逐漸代替某些成本高、時間長的常規(guī)試驗。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)特性進行評價的方法。再者，車架結(jié)構(gòu)和載荷都比較復雜，難以形成較好的數(shù)學模型，因此該文作者并未對車架進行全面分析，這勢必影響結(jié)果的可靠性。車架作為汽車的基礎部件，受力狀態(tài)、結(jié)構(gòu)較復雜，無法用簡單的數(shù)學方法對其各部分的應力狀態(tài)進行分析計算，而采用有限元分析即可對車架的靜強度、振動模態(tài)進行較為準確的分析，從而使車架設計從經(jīng)驗設計進入到科學設計階段。因此，近 20 年來，由于計算機的應用，正在設計領域中進行著一場深刻的革新，如用理論設計代替經(jīng)驗設計，用精確設計代替近似設計；用優(yōu)化設計代替一般設計，用動態(tài)分析代替靜態(tài)分析等等，而有限元方法為在設計階段掌握產(chǎn)品性能提供了強有力的工具。在一定精度要求下，對每個單元用有限多個參數(shù)來描述它的力學特性，而整個連續(xù)彈性體的力學特性，可認為是這些小單元體力學特性的總和，從而建立起連續(xù)體的力的平衡關系。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。對工程應用而言，重要的是應注意每一種單元的解題性能與約束。簡言之，有限元分析可分成三個階段，前處理、處理和后處理。后處理是對計算結(jié)果（應力、應變或振型等）的整理，形成等應力線、變形圖、振型圖等，以及結(jié)果的輸出。隨著我國計算機二維繪圖技術的逐步普及，以三維實體建模為基礎的計算機輔助零件設計、裝配設計、運動分析、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)。 u 特征建模 (Feature Modeling) 特征建模設計可以以工程特征術語定義，而不是低水平的CAD幾何體。自由形狀片體和實體與它們定義的幾何體相關，允許重訪早期設計決策及自動更新下游工作。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；不必首先導出解算器文件或?qū)虢Y(jié)果。* 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。3．3 作為世界CAE工業(yè)標準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，熱應力，流固耦合及數(shù)據(jù)庫管理等），動力學分析模塊，熱傳導模塊，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。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。實際工程問題中，很多結(jié)構(gòu)響應與所受的外載荷并不成比例。：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。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。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。 4．2 繪制支架建立基準平面，再該基準平面上用草圖功能畫出支架的平面形狀。對于空間曲面則還要用掃略來做出。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?？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。早期的車架強度計算是將車架簡化為簡支梁，只做彎曲強度的校核。計算過程中采用3D四面體單元對車架的幾何模型進行網(wǎng)格劃分，并利用剛性單元將力施加到各相應節(jié)點上。整車基本參數(shù)的測定也包括在整車試驗范圍內(nèi)。將應變片用黏合劑貼在試件上,試件受力產(chǎn)生變形時,應變片也同時發(fā)生變形,其電阻隨之改變,即產(chǎn)生應變片的應變效應。3)根據(jù)應變儀所讀出的測點實際應變值，利用公式即可獲得測點的應力值。有限元分析過程中的誤差包括模型誤差和計算誤差。10%之內(nèi)。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，應認為是最嚴重的扭轉(zhuǎn)工況。本論文闡明了建立有限元模型的基本原則,即保證計算精度和控制模型規(guī)模。由于車架通過前、后