【正文】 謝謝您老師，愿您身體健康，工作順利！進行畢業(yè)設計和撰寫畢業(yè)論文的過程是一個發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的過程，從剛開始的不了解到如今的順利完成，感謝王文竹老師一直以來對我的幫助，他對3D建模理論的思想和對有限元軟件的見解，讓我學到很多東西。本文從選題到研究計算一直到論文的撰寫，整個過程都得到了王老師的精心指導。認識了CAITA軟件建模的特點和ANSYS分析解決工程問題的特點、范圍及深度，對ANSYS的參數(shù)化建模有了很好的認識，對車架進行了簡單的優(yōu)化設計。但由于振型文件沒有寫到數(shù)據(jù)庫或結果文件中，因此不能對結果進行后處理。（左）、變形（右）分布（左）、變形（右）分布結構靜力分析的目的是根據(jù)有限元分析的結果數(shù)據(jù)對車架的強度進行評價。在進行分析求解之前，必須定義好求解類型，具體步驟為：1） Main Menu SolutionAnalysis TypeNewAnalysis 命令；2）選取Static，點擊OK按鈕。彎曲工況節(jié)點編號UxUyUzROTxROTyROTz4YYYYY8 耦合YYYY Y11耦合YYYYY115耦合YYYY Y119耦合YYY YY扭轉工況3YYYYY1YYYY4YYYY8耦合YYYYY11耦合YYYYY115耦合YYYYY119耦合YYYY備注：表中所示的節(jié)點為理論節(jié)點，實際作用節(jié)點以有限元模型中真正的節(jié)點號為準。通過有限元計算模擬彎曲工況時，車架承受的質量和載荷要乘以一定的動荷系數(shù)來進行車架結構的強度和剛度校核。有限元法是一種現(xiàn)代化的計算復雜結構極為有效的數(shù)值計算方法，它可以很好地模擬零部件的實際形狀、結構、受力和約束，從而準確且精確地計算出各種機械零部件的幾乎所有幾何部位的應力和應變。進行車架設計時，首先要選定車架結構形式，車架結構形式大致有：周邊式車架、X型車架、脊梁式車架和綜合式車架等，本文所研究的車架形式為梯形式車架。網(wǎng)格劃分的疏密程度也隨分析問題的不同而不同。（1）定義單元類型。ANSYS的求解過程由于求解類型不同而不同，但是其基本求解過程是相同的，主要有如下幾步：（1）運用單元工具獲得積分點，建立求解所需的矩陣；（2）用不同的求解方法（即求解器）對已建立好的方程求解，獲得基本解；（3）通過單元的形函數(shù)以及其它一些工具獲得單元的導出解。其中，大多數(shù)體單元能退化成四面體，大多數(shù)二維四邊形單元能退化成三角形。利用ANSYS可以完成的功能包括：建立計算模型或者輸入結構、產(chǎn)品、組件或系統(tǒng)的CAD模型；應用載荷或者其它設計條件；研究模型的物理響應，比如應力水平、溫度分布或者電磁場等；對產(chǎn)品進行優(yōu)化設計，以降低產(chǎn)品費用；做數(shù)值模擬試驗等。（3）唯一具有多物理場優(yōu)化功能的有限元分析軟件。1970年，John Swanson 博士洞悉到計算機模擬工程應該商品化的發(fā)展趨勢，在賓州匹茲堡創(chuàng)立了ANSYS公司。零件圖的工具欄：【Sketchbased Features基于草圖的實體特征】工具欄提供了10種生成零件的方法，這10種方法可以分成6類，是構建三維零件實體模型的基本工具。【約束】工具欄，提供了多種約束工具，對繪制的幾何元素精確定位并設定尺寸。用戶通過定義特征、公式、規(guī)則和檢查(例如制造周期中的特征包括成本、表面拋光或進給率)，可以在早期的設計階段就考慮到各種因素的影響。它提供了一套廣泛的工具集，以建立并修改用于復雜外形和混合造型設計中的曲面。（2）交互式工程繪圖ID1高效、直觀的交互式繪圖系統(tǒng)，進行產(chǎn)品的2D設計。CATIA V5包含的模塊有(以P3版本為例)：基礎結構模塊、機械設計模塊、曲面造型模塊、分析模塊，AEC工廠模塊，NC加工模塊，數(shù)字模型模塊，設備和系統(tǒng)模塊，數(shù)字程序和加工模塊，人機工程設計和分析模塊等，各個模塊都具有強大的功能。CATIA大量用于航空航天、汽車及摩托車行業(yè)、機械、電子、家電與3C產(chǎn)業(yè)、等各方面。本文將采用CATIA建立車架三維模型，用ANSYS進行靜力和模態(tài)分析，以及后期的優(yōu)化。在車架的設計中，人們總是希望在滿足強度、剛度要求的條件下，盡量使車架的質量最小。隨著有限元法在汽車結構性能分析中的應用與發(fā)展，汽車車架結構靜力有限元分析已經(jīng)成為汽車車架結構性能分析必不可少的內容。20世紀60年代以來，由于電子計算機的迅速發(fā)展，有限元法在工程上獲得了廣泛應用。需要經(jīng)過樣品制造—試驗—修改—再設計的往復，這種方式導致整個設計過程周期長，以及人力、物力和財力資源的嚴重浪費。隨著現(xiàn)代汽車設計的要求的日益提高，將有限元法運用于車架設計已經(jīng)成為必然的趨勢，主要體現(xiàn)在：（1）運用有限元法對初步設計的車架進行輔助分析將大大提高車架開發(fā)、設計、分析和制造的效率和車架的性能。要想設計生產(chǎn)出性能優(yōu)越的汽車，不應用計算機進行輔助設計分析是難以實現(xiàn)的。車架的這種設計模式會導致車架簡化計算精度不夠精確，為保證強度及剛度要求而使車架的設計過于安全，造成設計出的車架結構過重，增加了設計成本，同時也造成材料的浪費。（4）通過對車架結構的優(yōu)化設計，可以減小車架的體積和重量，在保證車架性能的前提下節(jié)省材料，對降低車架的成本具有重要的意義。再后來，人們將類比設計的思想應用于車架設計中。因此，有限元模型的建立是進行有限元分析的關鍵性一步。在進行汽車車架結構靜力有限元分析后，一般根據(jù)汽車車架結構強度和剛度分析的需要，采用后處理軟件對計算機進行處理，計算出應力最大的危險點以及變形最大的點，以此評價汽車車架結構的靜力性能。（2）輕量化要求已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車設計追求的目標之一。CATIA（Computergraphics Aided Threedimensional Interactive Application）是法國Dassault公司于1975年起開始發(fā)展的一套完整的3D CAD/CAM/CAE一體化軟件。開始之初，受計算機硬件的限制，CATIA V4版本是工作站版本。設計師可以建立與零件材料規(guī)格說明相關聯(lián)的剖面線，可以進行基于標準的附加信息和注釋等后處理。它的基于特征的方法提供了高效、直觀的設計環(huán)境，可用于捕捉和重復使用設計的方法和規(guī)則。它處能夠比較3D幾何體，并將結果進行可視化顯示。（9）CATIA V4集成器V41 CATIA提供了CATIA V4和CATIA V5之間的轉換接口?！竟ぷ髋_】工具欄，可以進入或者退出草圖。應用有限元軟件ANSYS建立車架的有限元模型，即進入分析過程的前置處理(Preprocessing)階段，它是根據(jù)分析目標，將實際結構簡化為用網(wǎng)格劃分的離散體，并最終形成計算數(shù)據(jù)文件。在跟蹤有限元學科及其應用發(fā)展的同時，ANSYS也適應計算機技術的發(fā)展，能夠在多種工作平臺和多個操作系統(tǒng)上完全兼容，其并行處理技術大大提高了分析效率。（8）多種自動網(wǎng)格劃分技術。ANSYS有將近200多種單元，可以從幾個不同的角度進行分類。耦合是指兩個或多個自由度之間具有相同的值，典型的耦合情況有以下三種：（1）模型中包含對稱；（2）模型中有一部分看成是剛體；（3）在兩個重合節(jié)點之間形成銷釘、鉸鏈連接或者滑動連接。在ANSYS中，對導入的車架模型進行檢