【正文】 經(jīng)過邊界條件的處理和載荷的處理之后,確定了計(jì)算工況,選擇彎曲和滿載扭轉(zhuǎn)(即彎扭)兩種工況進(jìn)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(xì)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(yīng)力的位置分別位于以下各點(diǎn)：圖靜載荷彎扭工況——位移約束 圖靜載荷彎扭工況——應(yīng)力分布圖彎扭工況——位移分布圖動(dòng)載荷彎扭工況——車架位移分布圖動(dòng)載荷彎扭工況——應(yīng)力分布結(jié)論車架作為汽車的重要組成部分,它的強(qiáng)度關(guān)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(duì)該田野汽車車架強(qiáng)度進(jìn)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(jìn)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(diǎn)上；發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等載荷則各自分配到相應(yīng)的支承節(jié)點(diǎn)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(huì)導(dǎo)致實(shí)際結(jié)構(gòu)材料特性的不均勻性。實(shí)驗(yàn)中過程中采用YJD1型應(yīng)變儀測量車架的應(yīng)變，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)中測量的各點(diǎn)應(yīng)變和材料的特性計(jì)算出相應(yīng)的應(yīng)力值。對(duì)該車車架進(jìn)行抗彎靜載強(qiáng)度測試，以根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果修正有限元計(jì)算模型。本課題中所做的車架試驗(yàn)即為其中的機(jī)構(gòu)及總成試驗(yàn)。對(duì)于鋼板彈簧，將模擬前后板簧的彈簧元下端點(diǎn)分別固連在相應(yīng)的剛性單元上。因此在車架應(yīng)力的有限元計(jì)算中考慮貨箱的剛度貢獻(xiàn)，6 車架結(jié)構(gòu)有限元分析車架用UG高級(jí)仿真模塊進(jìn)行有限元分析的前期處理工作。其不足之處于下列幾點(diǎn)：忽略了接頭的柔度．而它對(duì)車架變形和桿端力矩的計(jì)算卻很有影響； 無法確切計(jì)算接頭區(qū)域的應(yīng)力分布．而這對(duì)于車架的設(shè)計(jì)和優(yōu)化卻很重要；只用梁單元，不能反映設(shè)計(jì)的修改，如接頭形狀和連接形式的改變。其缺點(diǎn)是：無法仔細(xì)分析車架應(yīng)力集中間題，因而不能為車架縱、橫梁連接方案提供實(shí)用的幫助。最后得到一個(gè)完整的模型 車架模型5 車架的靜態(tài)分析5．1 力學(xué)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(jìn)行分析，這種單元組集體稱之為結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型；如果已知各個(gè)單元體的力和位移(單元的剛度特性)，只需根據(jù)節(jié)點(diǎn)的變形連續(xù)條件與節(jié)點(diǎn)的平衡條件，來推導(dǎo)集成結(jié)構(gòu)的特性并研究其性能。最后進(jìn)行布爾運(yùn)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(dǎo)線掃略這個(gè)功能完成的。子結(jié)構(gòu)可使問題表達(dá)簡單、計(jì)算效率提高、計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量降低。、減少額外投資提供了一個(gè)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(jí)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(jìn)一步的介紹：靜力分析是工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)間無關(guān)或時(shí)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(qiáng)制位移、慣性力等）作用下的響應(yīng)，并得出所需節(jié)點(diǎn)的位移、節(jié)力點(diǎn)、約束（反）力、單元內(nèi)力、單元應(yīng)力和應(yīng)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(jí)仿真模塊介紹高級(jí)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(jí)建模操作1．輪廓可以被掃描，拉伸或旋轉(zhuǎn)形成實(shí)體； 2．高級(jí)的挖空體命令在幾秒鐘內(nèi)使實(shí)體變成薄壁設(shè)計(jì)。創(chuàng)建實(shí)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(jī)械、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械以及高科技應(yīng)用領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)計(jì)和模具加工自動(dòng)化的市場上得到了廣泛的應(yīng)用。前處理是對(duì)計(jì)算對(duì)象網(wǎng)格劃分、形成計(jì)算模型的過程?？傃b是在相鄰單元結(jié)點(diǎn)進(jìn)行，狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)(可能的話)連續(xù)性建立在結(jié)點(diǎn)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(gè)單元組成的離散域，習(xí)慣上稱為有限元網(wǎng)絡(luò)劃分。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被較簡單的問題所代替。國外機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)已進(jìn)入計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及自動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)代，目前它正以有限元—優(yōu)化設(shè)計(jì)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(duì)于該車車架，、模態(tài)分析。為此，車架應(yīng)有足夠的彎曲剛度，以使裝在其上的有關(guān)機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)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(duì)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(duì)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(diǎn)模擬與螺栓連接是很關(guān)鍵的問題。車架是汽車的承載體，不僅承擔(dān)發(fā)動(dòng)機(jī)、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(yīng)用已由彈性力學(xué)平面問題擴(kuò)展到空間問題、板殼問題，由靜力平衡問題擴(kuò)展到穩(wěn)定問題、動(dòng)力問題和波動(dòng)問題，分析對(duì)象從彈性材料擴(kuò)展到塑性、粘彈性和復(fù)合材料等，從固體力學(xué)擴(kuò)展到流體力學(xué)、傳熱學(xué)、電磁學(xué)等領(lǐng)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(duì)車架進(jìn)行了模態(tài)分析、靜態(tài)強(qiáng)度分析，剛度分析，疲勞強(qiáng)度分析和碰撞分析，最后進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，使車架的設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)載荷下的響應(yīng)情況，因此對(duì)車架進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析不僅可以評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)指標(biāo)。在計(jì)算得到的車架模態(tài)的基礎(chǔ)上，研究了車架在路面上動(dòng)態(tài)響應(yīng)情況，選取了車架上的駕駛室安裝點(diǎn)、發(fā)動(dòng)機(jī)支架點(diǎn)和貨箱支撐點(diǎn)等關(guān)鍵點(diǎn)作為響應(yīng)輸出，得出了個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)力分布和動(dòng)態(tài)位移情況。利用有限元方法可以在汽車的三維設(shè)計(jì)階段對(duì)車架的強(qiáng)度、剛度、疲勞壽命和動(dòng)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(jì)工程師對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。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(jì)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。利用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，實(shí)質(zhì)上也是一種“計(jì)算機(jī)的數(shù)值實(shí)驗(yàn)”，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(shí)間長的常規(guī)試驗(yàn)。提出了利用車架模態(tài)分析結(jié)果直接對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法。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(duì)車架進(jìn)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(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(duì)其各部分的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析計(jì)算，而采用有限元分析即可對(duì)車架的靜強(qiáng)度、振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行較為準(zhǔn)確的分析，從而使車架設(shè)計(jì)從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)入到科學(xué)設(shè)計(jì)階段。因此，近 20 年來，由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，正在設(shè)計(jì)領(lǐng)域中進(jìn)行著一場深刻的革新，如用理論設(shè)計(jì)代替經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，用精確設(shè)計(jì)代替近似設(shè)計(jì)；用優(yōu)化設(shè)計(jì)代替一般設(shè)計(jì)，用動(dòng)態(tài)分析代替靜態(tài)分析等等，而有限元方法為在設(shè)計(jì)階段掌握產(chǎn)品性能提供了強(qiáng)有力的工具。在一定精度要求下，對(duì)每個(gè)單元用有限多個(gè)參數(shù)來描述它的力學(xué)特性，而整個(gè)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。不同于求解(往往是困難的)滿足整個(gè)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(gè)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。對(duì)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。簡言之，有限元分析可分成三個(gè)階段，前處理、處理和后處理。后處理是對(duì)計(jì)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。隨著我國計(jì)算機(jī)二維繪圖技術(shù)的逐步普及，以三維實(shí)體建模為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)輔助零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)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(jì)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(shè)計(jì)可以以工程特征術(shù)語定義，而不是低水平的CAD幾何體。自由形狀片體和實(shí)體與它們定義的幾何體相關(guān)，允許重訪早期設(shè)計(jì)決策及自動(dòng)更新下游工作。另外，您還可以解算您的模型并直接在高級(jí)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(jí)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(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(xiàng)，：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(dòng)力學(xué)分析模塊，熱傳導(dǎo)模塊，非線性分析模塊，氣動(dòng)彈性分析模塊，DMAP用戶開發(fā)工具模塊及高級(jí)對(duì)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(shí)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。：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(yīng)。類似超單元分析，高級(jí)對(duì)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(jì)算效果。 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。對(duì)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(qiáng)度計(jì)算是將車架簡化為簡支梁，只做彎曲強(qiáng)度的校核。計(jì)算過程中采用3D四面體單元對(duì)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(diǎn)上。整車基本參數(shù)的測定也包括在整車試驗(yàn)范圍內(nèi)。將應(yīng)變片用黏合劑貼在試件上,試件受力產(chǎn)生變形時(shí),應(yīng)變片也同時(shí)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)。3)根據(jù)應(yīng)變儀所讀出的測點(diǎn)實(shí)際應(yīng)變值，利用公式即可獲得測點(diǎn)的應(yīng)力值。有限元分析過程中的誤差包括模型誤差和計(jì)算誤差。10%之內(nèi)。因此，在滿載情況下，一個(gè)前〔后〕輪懸空時(shí)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。本論文闡明了建立有限元模型的基本原則,即保證計(jì)算精度和控制模型規(guī)模。由于車架通過前、后