【正文】 還有就是曾經(jīng)教過(guò)我們公共課和專業(yè)課的其他老師，是你們的嚴(yán)格教誨，為我們打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，才有我們自由發(fā)揮的余地。 畢設(shè)是大學(xué)的最后一項(xiàng)任務(wù)，是 我們 大學(xué)的一個(gè)總結(jié)，是一次檢驗(yàn)，是一次理論與實(shí)際的想結(jié)合。 畢設(shè)過(guò)程中，有限元分析的軟件有的地方不大懂，兩位研究生學(xué)長(zhǎng) (焦晨龍，趙祥 )給了我很大的幫助，十分感謝他們。 畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到了很多的挑戰(zhàn)，利用 UG 進(jìn)行三維建模已經(jīng)有些生疏， 做起來(lái)磕磕絆絆的十分費(fèi)勁，就同學(xué)的相互交流，一起攻克技術(shù)上的問(wèn)題，特別謝謝他們，有限元分析是我沒(méi)學(xué)過(guò)的知識(shí)，在進(jìn)行階段性任務(wù)安排和思路時(shí)，老師給了我很大的幫助，耐心容忍了我的不足，并給予了詳細(xì)的指導(dǎo)。 本著對(duì)自己大學(xué)負(fù)責(zé)的態(tài)度，決心要嚴(yán)肅的對(duì)待大學(xué)最后一次任務(wù)，力爭(zhēng)為自己的大學(xué)畫(huà)上一個(gè)完美的句號(hào)。 盡管畢設(shè)完成了，但是依然不會(huì)放松， 仍會(huì) 繼續(xù) 努力培養(yǎng)自己的 能力 。以后當(dāng)引以為戒，做工作一定要有所依據(jù)，不能想當(dāng)然。分析過(guò)程中， 載荷 的位置加的的基本可以， 很容易確定， 但是約束位置的確定 ，尤其是扭轉(zhuǎn)工況過(guò)程中自由度的釋放問(wèn)題 。 雖然基本完成了任務(wù)書(shū)中規(guī)定的任務(wù)，但是還有很多地方做的不夠到位。 最大的形變量也只有不足 2mm，以上兩點(diǎn) 說(shuō)明在實(shí)際使用中車(chē)架 還 是有較高的安全系數(shù) 。 在完成這些之后，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了校驗(yàn)，基本完成了任務(wù)書(shū)的要求。 得到的應(yīng)變?cè)茍D如下所示： 在此圖中，我們可以讀出最大的應(yīng)變?yōu)?+00，即最大形變?yōu)?,滿足所設(shè)計(jì)的要求。 所受載荷 與約束 圖如下所示： 圖 43 彎曲工況應(yīng)變圖 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 通過(guò)觀察圖形我們可知：釋放的自由度為左前輪的約束 以及又后輪的約束 ， 這是一種非常極端的情況， 如此便可以得到靜態(tài)完全均布載荷的扭轉(zhuǎn)工況。由于水泥車(chē)會(huì)可能到邊遠(yuǎn)的山區(qū)行駛，會(huì)遇到這種情況還是非常常見(jiàn)的。 靜態(tài)完全均布載荷靜態(tài)扭轉(zhuǎn)工況 扭轉(zhuǎn)工況是 模擬一個(gè)車(chē)輪 由于各種原因出現(xiàn)懸空，另外一個(gè)車(chē)輪抬高的工況下，汽車(chē)的受力狀態(tài)。外加質(zhì)量包括乘車(chē)人員和貨物的質(zhì)量、底盤(pán)各總成及發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量、附加物等 。如下圖所示： 從圖 41 中，可以看到加載到車(chē)架底面的約束，并非是底面全部約束，這也是考慮到 散裝水泥半掛運(yùn)輸車(chē)的實(shí)際情況，四處約束都在縱梁腹板之上，所處的位置都是圖 41 彎曲工況載荷與約束圖 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 23 車(chē)軸輪胎所在的位置。研究的是車(chē)輛在平坦的地面上行駛時(shí)的狀況。 散裝水泥半掛運(yùn)輸車(chē) 車(chē)架 的有限元模型建立 靜態(tài)完全均布載荷靜態(tài)彎曲工況 散裝水泥半掛運(yùn)輸車(chē)車(chē)架的材料的選擇：車(chē)架縱梁腹板及其加強(qiáng)梁材料為 16Mn，屈服點(diǎn)為 355MPa,其它的材料選擇 Q235A。 此次畢設(shè)涉 邊界約束條件和載荷的施加共有兩 種工況： 1）靜態(tài)完全均布載荷靜河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 態(tài)彎曲工況； 2）靜態(tài)完全均布載荷靜態(tài)扭轉(zhuǎn)工況。 本次畢設(shè)所涉及的內(nèi)容 本次畢業(yè)設(shè)計(jì) 的主要任務(wù)是校核散裝水泥半掛運(yùn)輸車(chē)車(chē)架的強(qiáng)度和剛度，主要應(yīng)用在計(jì)算仿真 模塊 。 五： 支持多種求解器接口 ， 支持很多不同 的 輸入輸出格式 ，可以直接把計(jì)算模型轉(zhuǎn)化成不同的求解器文件格式，從而利用相應(yīng)的求解器進(jìn)行計(jì)算。 建立和編輯模型方面 : 三： 在建立和編輯模型方面， HyperMesh 對(duì)于 2D 和 3D 建模，用戶可以使用各種網(wǎng)格生成模板以及強(qiáng)大的自動(dòng)網(wǎng)格劃分模塊。 。 高 質(zhì)量的自動(dòng)網(wǎng)格劃分 。 的圖形用戶界面 以及 先進(jìn)的特性。 Hypermesh 憑借 其強(qiáng)大的幾何處理能力 可以很快的讀取那些 復(fù)雜的 結(jié)構(gòu)，規(guī)模非常大的模型數(shù)據(jù)，從而大 幅度的 提高了CAE 分析 的 工作效率，也使得很多應(yīng)用其他前后處理軟件很難或者不能解決的 問(wèn)題變得迎刃而解。 尤為指出的是： HyperMesh 在處理幾何模型和有限元網(wǎng)格的效率和質(zhì)量方面，具有 非?？斓?的速度， 極佳的 適應(yīng)性和 很好的 可定制性，并且模型規(guī)模 不被 軟件限制。一般來(lái)說(shuō)，有限元模型的建立，修改和網(wǎng)格 劃分 占據(jù)了 CAE分析 工作大約有 80%的時(shí)間 ，而在計(jì)算機(jī)工組站上 才應(yīng)該是 真正的分析求解時(shí)間 。 有限元分析軟件 hypermesh 簡(jiǎn)介 hypermesh 介紹 美國(guó) Altair 公司 開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品， hypermesh，是 一種 世界領(lǐng)先的、功能強(qiáng)大的 CAE應(yīng)用 軟件包 ，也是一個(gè)創(chuàng)新、開(kāi)放的企業(yè)級(jí) CAE 平臺(tái)，它集成了設(shè)計(jì)與分析所需的各種工具 ，在 開(kāi)放性、靈活性和友好的用戶界面 方面廣獲好評(píng)，擁有很完美的性能，在業(yè)界享有極高的聲譽(yù)。 ⑤ 有限元方法可以處理非線性問(wèn)題 尤其是大變形或者非線性材料導(dǎo)致的 。 ③ 由于結(jié)構(gòu)體的 是單個(gè)地建立的，因此可以模擬由幾種不同材料 組成的物體。有限元分析法包括許多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)包括： ① 處理分析不規(guī)則形狀的結(jié)構(gòu) 十分方便 。前置處理是建立有限元模型，完成 單元網(wǎng)格劃分 ；后置處理則處理分析結(jié)果， 與之前數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。 可以用 計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量與設(shè)計(jì)提供的允許值比較來(lái) 比較，來(lái)決定是不是符合要求 。 第五步：總裝求解 ， 將單元總裝形成離散域的聯(lián)合 方程組 ，從這方程組中，我們可以清楚地看到： 單元函數(shù)的連續(xù)性要 滿足 連續(xù)條件 的約束 。 第三步： 明確 狀態(tài)變量 和 控制方法：將微分方程化為等價(jià)的泛函形式 ，任何一個(gè)物理或者工程問(wèn)題都可以用邊際條件等一系列的參數(shù)加以描述。 一般來(lái)講 ， 網(wǎng)格劃分的越細(xì)，應(yīng)該是越精確，帶來(lái)的后果是： 計(jì)算量及誤差都將增大。 有限元 解決 問(wèn)題的基本步驟 ： 第一步： 明確 問(wèn)題及定義求解域 ，首先根據(jù)不同的實(shí)際 建立模型，定義模型之后，下一步工作就是定義求解域 。 有限元分析的是微積分思想的具體應(yīng)用，用的是有限數(shù)量的未知量去不斷逼近無(wú)限未知量的真實(shí)系統(tǒng)。在本課題中，它運(yùn)用離散概念 , 把連續(xù)體劃分為有限個(gè)單元的集合 , 在 邊界條件和載荷 的約束下 ,進(jìn)行單元分析并 組合 , 由此得到 方程組 , 求解此方程組獲得相應(yīng)指標(biāo)，分析車(chē)架的受力情況 [15]。隨著計(jì)算機(jī)的普及，得到了廣泛的應(yīng)用。 主要問(wèn)題就這幾個(gè)，還有一些小的問(wèn)題 ，在此就不一一列舉了，建模過(guò)程就是一個(gè)耐心活，做的時(shí)候哪怕是比較認(rèn)真依然可能會(huì)出現(xiàn)一些小的問(wèn)題，這時(shí)需要做的就是不要煩躁，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，尋找出問(wèn)題的根源 ，改正過(guò)來(lái)就好了，工程問(wèn)題就是一個(gè)不斷完善，精益求精的過(guò)程。 還好 UG 比較智能圖 313 車(chē)架背面 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 化，修改草圖部件就會(huì)自動(dòng)按之前的尺寸拉伸，裝配總圖也會(huì)隨之發(fā)生變化，之前的約束也存在，不會(huì)發(fā)生變化。 三是在裝配過(guò)程中可以檢測(cè) 零部件畫(huà)的是否準(zhǔn)確，是否可以完美銜接。 在裝配過(guò)程中出現(xiàn)的一個(gè)較大的問(wèn)題就是縱梁腹板左右不是對(duì)稱的，但是裝的時(shí)候沒(méi)有注意把部件給裝反了， UG 目前的功能還不足以使縱梁腹板對(duì)調(diào)而其他的 不變。 組成好的車(chē)架的結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 311 圖 312 車(chē)架總成 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 組裝之后 背面 的結(jié)構(gòu)圖如下所示： 組裝過(guò)程遇到的問(wèn)題及解決方案 裝配過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面： 一是對(duì)裝配環(huán)節(jié)的不大熟悉，關(guān)于定位方式，添加組件后一系列操作也不是很清楚，這個(gè)的解決方法還是比較簡(jiǎn)單的，因?yàn)榻?jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，對(duì) UG 軟件的基本風(fēng)格已經(jīng)有所了解，自己慢慢的嘗試， 遇到關(guān)鍵的選擇方式問(wèn)一問(wèn)同學(xué)或者百度一下就可以了。 此次建模的過(guò)程中，是畢設(shè)的剛開(kāi)始階段， UG 軟件已經(jīng)略有不熟，外加上不知從何做起，一直都是在往后托，后來(lái)才逐漸的 明白像畢設(shè)這樣艱巨的任務(wù)，不可以貪求一日之功，應(yīng)該每天做一點(diǎn)點(diǎn)，在一個(gè)明確的規(guī)劃之下，可以積少成多，取得自己都驚訝的成果。 出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)的狀況也在此展示一下，并引以為戒： 圖 310 橫梁三 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 在此次建模的過(guò)程中，有幾個(gè)圖形還是比較相似的，一遍一遍的重復(fù)畫(huà)，后來(lái)知道可以通過(guò)在 UG 中修改草圖來(lái)完成，節(jié)約了不少的時(shí)間。但是在這些圖紙中并不是所有的參數(shù)都是給定的，有一些尺寸可以運(yùn)用尺寸標(biāo)注這個(gè)工具解決，但是有的是標(biāo)不出來(lái)的，只能通過(guò)對(duì)照車(chē)架總成的二維視圖，找到各個(gè)零件的對(duì)照部分，然后弄出尺寸。 縱梁腹板 結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 32 UG 裝配過(guò)程二 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 該腹板的左右是不對(duì)稱的，需要在草圖中逐一畫(huà)出，然后拉伸。 此次畢設(shè)中主要應(yīng)用到的是實(shí)體建模和相關(guān)的組裝，可參考以下圖形： 圖 31 UG 裝配過(guò)程一 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 車(chē)架 建模 車(chē)架零部件 三維模型 利用 UG 軟件來(lái)建立各個(gè)部件的三維空間圖，這些部件主要包括：縱梁腹板、前邊梁、牽引板支撐、橫梁、后邊梁、牽引銷(xiāo)板、上翼板、下翼板 。 NC 加工 ： UG NX 加工基礎(chǔ)模塊 是 UG 所有 的 加工模塊 連接 的 一個(gè) 基礎(chǔ)框架，它為UG NX 所有加工模塊提供一個(gè)相同的、界面友好的圖形化窗口環(huán)境 。 UG 軟件基本功能的介紹 經(jīng)過(guò) 50 余 年的 不斷發(fā)展 完善， UG 的各方面能得到不斷地修正與加強(qiáng)，目前主要有以下方面： 工業(yè)設(shè)計(jì) ：解決 工業(yè) 設(shè)計(jì)與 風(fēng)格 的問(wèn)題，在此板塊下，可利用渲染和可視化工具盡可能的滿足審美要求。 2020 年后的 高潮期 ,每年發(fā)表的論文都達(dá)到 500 篇左右 ,短短的 3 年共發(fā)表論文 1 515 篇 ,占論文總數(shù)的 %。其中 , 1992 2020 年這 9 年是起步時(shí)期 ,每年發(fā)表的論文數(shù) 不足一百 。以我國(guó)發(fā)表的關(guān)于 UG 論文的數(shù)量而論，我國(guó)關(guān)于 UG 的論文研究最早發(fā)布于 1992 年。本次畢設(shè)采用的是 ，具有有限元的分析功能，但考慮到這方面 Hypermesh 一直做得最好，在本次畢設(shè)中便 沒(méi)有采用。 2020 年推出了 UG NX ，繼承了 UG18 的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，使得功能更加強(qiáng)大，更加完美。 1976 年，該公司 收購(gòu) United Computer 公司 ， Unigraphics 雛形產(chǎn)品問(wèn)世。 三、 散裝水泥半掛運(yùn)輸車(chē) 車(chē)架的建模 UG 軟件的介紹 UG 軟件的發(fā)展及在我國(guó)的應(yīng)用 UG 是 Siemens 出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案 ，它的出現(xiàn)使得 工程設(shè)計(jì)人員的工作量 大幅減少 。 車(chē)架 支撐著發(fā)動(dòng)機(jī) ,離合器 等部件 ，各種部件都將力或者力矩傳遞給車(chē)架 ，其可靠性關(guān)系到整車(chē)能否 能夠正常行駛以及汽車(chē) 的安全性 能 .過(guò)去汽車(chē)移函數(shù)選取合理 ,不斷縮小范圍，求得近似解 ,這種方法不僅費(fèi)用大 ,試制周期長(zhǎng) ,多種方案之間也不利于評(píng)價(jià)和比較。汽車(chē)車(chē)架作為汽車(chē)總成的一部分， 道路 以及各種載荷很多都作用在車(chē)架上，尤為指出的是汽車(chē)車(chē)架是很多重要部件的載體，其性能與整車(chē)性能直接相關(guān)，所以車(chē)架的強(qiáng)度剛度是汽車(chē)總體設(shè)計(jì)中十分關(guān)鍵的一環(huán) 。 凹梁式車(chē)架其貨臺(tái)呈凹形，具有最低的