【正文】 設(shè)計方法很難綜合考慮汽車的復(fù)雜受力和變形情況，有限元法正好能夠幫助解決這一問題。初期的車架結(jié)構(gòu)性能計算是通過將車架簡化成單根縱梁，進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核。有限元分析是用一組離散化的單元集合來代替連續(xù)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的，這種單元集合體稱為有限元模型。這樣，就可以把路面的影響直接作為工況進(jìn)行處理。傳統(tǒng)的車架設(shè)計方法精度低，除個別構(gòu)件應(yīng)力水平較高，大多數(shù)構(gòu)件應(yīng)力水平比較低，而且強(qiáng)度有富余。 2車架三維模型的建立對于一個復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)，有些工作是要分開進(jìn)行的。在國內(nèi)，幾乎所有的航空工廠、半數(shù)以上的汽車廠商都在使用CATIA，哈爾濱飛機(jī)制造公司用CATIA來設(shè)計EC120直升機(jī)、從造型到數(shù)控程編，實(shí)現(xiàn)超精加工。而且功能十分實(shí)用。ID1產(chǎn)品集成化的2D交互功能與高效的補(bǔ)充作圖和注釋功能從兩方面進(jìn)一步豐富了CATIA創(chuàng)成式工程繪圖功能，它為用戶提供了更加容易和流暢的從2D設(shè)計過渡到3D設(shè)計的轉(zhuǎn)變過程。（5）空間分析SPA CATIA可以進(jìn)行電子樣機(jī)的干涉檢查、斷面分析和3D幾何尺寸比較等驗(yàn)證。（8）CATIAIGES接口(IGl) CATIA支持中性數(shù)據(jù)格式IGES ，具有IGES元素名字和CATIA幾何元素標(biāo)識之間的名字匹配管理功能?！静輬D工具】工具欄，提供了幾種繪制草圖經(jīng)常使用到的工具，包括網(wǎng)格顯示切換工具，捕捉網(wǎng)格切換工具，構(gòu)造元素和標(biāo)準(zhǔn)切換工具以及自動約束切換工具?！綯ransformation Feature轉(zhuǎn)換特征】工具欄提供了幾種實(shí)體轉(zhuǎn)換工具，可以利用它們方便地生成零件特征或修改零件，避免了許多重復(fù)的工作。其后，ANSYS公司在ANSYS中不斷地加入越來越多的單元類型，考慮了非線性、子結(jié)構(gòu)等新技術(shù)。（5）多種求解器分別適用于不同問題及不同的硬件配置。在建立一個分析任務(wù)時，ANSYS自動創(chuàng)建大量文件，這些文件以任務(wù)名為文件名的基礎(chǔ)，通過對該任務(wù)名后添加字符或者使用不同的擴(kuò)展名來識別不同類型的文件。但是在一些特殊情況下，這些自由度之間可能存在某些特殊關(guān)系，使其并不獨(dú)立。，生成數(shù)據(jù)庫文件。（2）設(shè)置材料屬性。具體的操作步驟【Preprocessor】【Meshing】【Mesh】【volumes】【Free】。以上這些方法都只有在有車架樣品的情況下才能采用。且可以得到比較詳細(xì)的應(yīng)力和變形的分布情況，以及應(yīng)力集中區(qū)域和應(yīng)力變化趨勢，這些都是上述傳統(tǒng)方法難以做到的。在分析計算時，彎曲工況下車架的約束如表41所示。根據(jù)公式，計算出相關(guān)節(jié)點(diǎn)的平均受力，直接施加到相關(guān)節(jié)點(diǎn)上。進(jìn)行結(jié)構(gòu)的靜力和模態(tài)分析時，采用程序的默認(rèn)選項(xiàng)就可以很好地完成問題的求解，因此，采用默認(rèn)設(shè)置。其中最大的應(yīng)力出現(xiàn)在倒數(shù)第二根橫梁處，并且應(yīng)力值沒有超出許用范圍。圖410模態(tài)分析類型選項(xiàng)設(shè)置對話框模態(tài)分析類型選項(xiàng)設(shè)置的具體操作步驟為：（1）選取菜單 Main Menu SolutionAnalysis Type Analysis Option 命令；（2）在彈出圖410左側(cè)所示對話框后，將模態(tài)提取方法設(shè)為 BlockLanczos，模態(tài)提取數(shù)目30，擴(kuò)展數(shù)目30，是否使用集中質(zhì)量選項(xiàng)設(shè)為yes，點(diǎn)擊OK按鈕確定；（3）在彈出圖410右側(cè)所示的對話框后，選擇默認(rèn)選項(xiàng)，點(diǎn)擊OK按鈕確定?？偨Y(jié)了應(yīng)用CAITA建立幾何模型的技巧和模型簡化的方法，以某汽車車架為實(shí)例，對車架進(jìn)行了一定程度的簡化，提出了車架幾何建模的思路，并簡要給出了應(yīng)用CATIA軟件，規(guī)范化建立汽車車架幾何模型的步驟。在此，對王老師表示衷心的感謝和深深的敬意。最后謹(jǐn)以此論文獻(xiàn)給我的家人和朋友。給我印象最深的就是，老師的嗓子在第一天的答疑已經(jīng)啞了，看著真的很心疼，看著老師一口一口的喝著水杯里的熱水，桌子上還放著金嗓子喉寶，我當(dāng)時心里很不是滋味，其他的指導(dǎo)教師都沒有生病。，得出了汽車車架的前20的固有頻率和振型，結(jié)果數(shù)據(jù)表明：車架的固有頻率遠(yuǎn)離汽車系統(tǒng)承受的頻率，即路面激振頻率，所以不會引起車架共振。（Hz）階數(shù)頻率階數(shù)頻率111212313414515616717818919第1階振型 第2階振型、2階固有振型第3階振型 第4階振型第5階振型 第6階振型、階固有振型第7階振型 第8階振型第9階振型 、9階固有振型當(dāng)車輛以較高車速在平坦道路上行駛時,常受到對稱垂直載荷作用,這類載荷最易激發(fā)車架結(jié)構(gòu)的彎曲模態(tài)，通過上述彎曲模態(tài)分析，可以看到車架在不同階次下的頻率，當(dāng)知道汽車其他的配件的頻率后，可以防止汽車在使用時產(chǎn)生共振。ANSYS提供七種模態(tài)提取方法，其中Block Lanczos 方法因其精度高與計算速度快等特點(diǎn)在大型結(jié)構(gòu)分析中被廣泛采用，本文采用該方法提取車架結(jié)構(gòu)的前八階模態(tài)。顯示應(yīng)力和變形圖的操作步驟為：1） Menu GenneralPostprocPlot ResultsNodal Solu命令，彈出右側(cè)對話框；2）選擇應(yīng)力stress選項(xiàng)，在右側(cè)欄選擇中von MisesSEQV選項(xiàng)，其余采用默認(rèn)設(shè)置；3）點(diǎn)擊OK按鈕，在圖形區(qū)將出現(xiàn)分析結(jié)構(gòu)的應(yīng)力及變形圖。自由度約束添加操作為：1) Menu SolutionDefine LoadsApplyDisplacementOn Nodes 命令；2）在彈出 Apply U，ROT on Nodes 對話框后，在圖形區(qū)選取要進(jìn)行自由度約束的節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)擊OK按鈕；3）在彈出的對話框中選擇要約束的自由度及自由度數(shù)值；4）點(diǎn)擊OK按鈕，完成約束處理。這時由于車速很低，所以慣性載荷很小。本章將以彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種工況做為分析工況，為保證有限元模型不產(chǎn)生剛性位移，對這兩種工況要進(jìn)行約束處理。以上是傳統(tǒng)的車架強(qiáng)度的計算方法，只能近似算出車架某一斷面的應(yīng)力平均值，不能完全反映車架上應(yīng)力及其分布的真實(shí)情況。該有限元模型包括實(shí)體元20380個，螺旋彈簧單元8個，模擬懸架的MPC184剛性梁單元8個。進(jìn)行有限元劃分時，首先必須作結(jié)構(gòu)分析，確定單元類型。約束方程是比耦合更有效的聯(lián)系節(jié)點(diǎn)自由度值的方法，耦合只是讓節(jié)點(diǎn)自由度值相等，約束方程則用一個線性方程來描述節(jié)點(diǎn)自由度之間的關(guān)系。按照構(gòu)成的學(xué)科領(lǐng)域分類，可以分為：（1）結(jié)構(gòu)單元；（2）流體單元；（3）熱單元；（4）電路、電場和磁場單元；（5）耦合場單元。（9）可與大多數(shù)軟件集成并有接口。ANSYS在有限元分析軟件領(lǐng)域中具有領(lǐng)先地位，主要是因?yàn)樗哂邢铝刑攸c(diǎn)：（1）唯一能夠?qū)崿F(xiàn)多場及多場耦合分析功能的軟件，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)、熱、流體流動、電磁等的單獨(dú)研究或者它們之間相互影響的研究。本章主要講述有限元模型的建立過程，并簡單的介紹了ANSYS軟件。應(yīng)用上面的工具，繪畫CA1901汽車車架的草圖。草圖設(shè)計平臺是CATIA設(shè)計的主要工作平臺之一，在零件設(shè)計平臺或曲面設(shè)計平臺上，選擇一個平面（可以是坐標(biāo)平面、參考平面或者零件的表面等），單擊Sketcher（草圖）工具欄上的按鈕，