【正文】 因此，今后還可以在本文建立的車架有限元模型的基礎上，對車架進行優(yōu)化分析，以達到合理利用材料、減輕車架自重的目的。（3）對車架有限元模型進行動態(tài)特性分析，還可以對車架進行有限元疲勞分析，更加全面的分析車架結(jié)構(gòu)的合理性。綜觀整個設計，由于自身能力有限，加之時間倉促，還存在下列不足之處：（1）建立的3D模型在分析時做了一些簡化，對結(jié)果的準確性和可靠性產(chǎn)生一定影響；（2）未能夠在有限元模型中給不同的部件賦于不同的材料特性；（3）在分析中一些數(shù)據(jù)上存在一定誤差，對結(jié)果的精度有影響；鑒于以上原因，建議今后的研究可從下列幾個方面著手：（1）全面細致的掌握ANSYS軟件中有關內(nèi)容。在現(xiàn)實的生產(chǎn)設計活動中，使用CAD/CAE方法設計汽車車架，具有耗時少，效率高，耗資少，變型方便，計算結(jié)果全面且詳盡，勞動強度低等傳統(tǒng)設計方法不具備的優(yōu)點。故第五根橫梁與車架縱梁的連接應加以改進，可通過增大接觸面等改善應力集中情況。分析結(jié)果表明，車架總體上有較好的強度和剛度特性。（3）用對車架進行了智能網(wǎng)絡劃分，定義了邊界約束條件，建立了車架有限元模型。第6章 論文總結(jié)本文利用UG NX7軟件建立了6470型SUV車架的3D模型，并在ANSYS環(huán)境下利用有限元分析方法對之進行了靜態(tài)分析，本文主要工作如下：（?。嚰艿膰鴥?nèi)外研究現(xiàn)狀進行了分析。 圖53 縱梁橫截面簡圖 由以上可知，傳統(tǒng)計算方法因?qū)嚰茏龅暮喕^大，所以計算結(jié)果的誤差較大。將這些數(shù)據(jù)代入公式（513），得：A=B=求得支座反力后作出彎矩圖，尋找最大應力值=15589。并假設縱梁在長度方向上承受均布載荷，由結(jié)構(gòu)的對稱性可知： （58）設B處彈簧的反力為多余反力，由卡氏變形定理得： （59） （510） （511）式中的M可有下列公式求出： （512）將式（510）至（512）代入方程式（59）得 （513）求解得： （514）由上式可知，支座反力A、B與車架軸距、縱梁材料的彈性模量E、橫截面系數(shù)I和彈簧系數(shù)K有關。 （57）式中，P——總載荷為使計算方便，對比公式（51）至（54）（傳統(tǒng)的簡化計算方法），利用公式（55）至（57）（卡氏變形定理）可以求出彈簧支承處反力的差值大小。由于鋼板彈簧與車架之間用U型螺栓固定連接，A、B、C、D處可以看為由四個獨立的彈簧支承，其彈簧系數(shù)為K，由卡氏變形定理可以求出個支座反力。 圖51 傳統(tǒng)計算力學模型實際情況是，A、B、C、D處的支承是由鋼板彈簧為支承的彈性支承。傳統(tǒng)設計理論將鋼板彈簧作為剛性支承，簡化為圖51所示的力學模型。（2）將鋼板彈簧作為剛性制作來處理，將鋼板彈簧前、后支承處的支座反力視為相等處理。圖428 轉(zhuǎn)彎工況下應變分布圖429 轉(zhuǎn)彎工況車架變形形狀由上圖可知，車架的變形主要發(fā)生在車架的后部，并向車架前端逐漸減小，這主要是汽車在轉(zhuǎn)彎時后軸發(fā)生嚴重的側(cè)滑，后輪也會受到地面的滑動摩擦力作用，會發(fā)生“甩尾”現(xiàn)象所致。載荷的施加方式與彎曲工況相同。作為近似計算，本文在橫向（X軸負方向）（Y軸正方向）。（2）滿載轉(zhuǎn)彎工況加載汽車滿載轉(zhuǎn)彎工況下，車架將受到側(cè)向離心力的作用，從而產(chǎn)生側(cè)向載荷。汽車滿載轉(zhuǎn)彎時。整體看來，車架后端有上翹的變形形狀，這也是由制動加速度引起的。圖425 制動工況下應變分布圖426 制動工況下車架變形形狀由以上兩幅圖可以看出，制動工況下最大位移發(fā)生后托架處。（3）滿載制動工況求解及結(jié)果分析加載完畢，對模型求解分析，得到滿載制動工況下車架的應力及應變云圖，如下所示。由于制動減速度與地面附著系數(shù)成正比。（2）滿載制動工況加載本文以制動時前后車輪同時抱死的情況進行計算，在車架上施加一個縱向加速度來模擬制動工況。本文主要是檢驗汽車在最大制動減速度下，制動力對車架產(chǎn)生的影響。 滿載制動工況分析（1）滿載制動工況的邊界條件汽車在行駛的過程中，由于行駛工況的變化，車輛經(jīng)常會經(jīng)歷加速或減速的情況，所以有必要分析車架或車身結(jié)構(gòu)在制動載荷條件下的強度指標。這是因為在模擬扭轉(zhuǎn)工況時，由于右后輪懸空，使右縱梁后端的變形量較大，并向前逐漸減小。其他點的應力都較小，故車架剛度和強度還是能夠滿足要求的,可以保證汽車在崎嶇不平的路面上正常行駛。（3）滿載扭轉(zhuǎn)工況求解及結(jié)果分析查看計算結(jié)果步驟如前，得到扭轉(zhuǎn)工況下的應力云圖、應變云圖及變形比較圖，如下圖所示。（2）滿載扭轉(zhuǎn)工況加載汽車在遭受最劇烈的扭轉(zhuǎn)工況的情況下，通常是在較低車速下通過崎嶇不平路面時發(fā)生的，此時由于車速較低，所以慣性載荷很小，最大動載系數(shù)不超過2。假設右后輪懸空。在滿載下，車架中后部承受的載重量遠大于前端承受的重量，因而在彎曲工況下車架尾部發(fā)生翹曲。說明車架不僅能夠滿足車架強度和剛度要求，還有很大的優(yōu)化空間，從減輕整車質(zhì)量和降低制造成本的角度出發(fā)。查看受力前后車架變形比較：Main Menu→General PostprocPlot ResultsDeformed Shape，如圖420所示。求解完畢，查看計算結(jié)果：Main Menu→General Postproc→Plot Results→Contour Plot→Nodal Solu，出現(xiàn)對話框，在“Items to be Contoured” 一欄中選擇“Stress”，在右邊的欄中選擇“Von Mises SEQV”,點擊OK,顯示有效應力云圖,如圖418所示。圖417 加載后有限元模型（3）滿載彎曲工況求解及結(jié)果分析彎曲工況加載完畢后，就要對模型進行求解，具體操作如下：Main Menu→Solution→Solve→Current LS。如圖416所示。對于均布載荷，則將該力施加在受力面的中間直線上的所有節(jié)點上，力的大小為：F=kmg/n （47）其中，F(xiàn)——每個節(jié)點受力大小 k——動載系數(shù) m——作均布載荷處理的部件質(zhì)量 g——重力加速度， n——受均布載荷面的中間直線上的節(jié)點數(shù)車架自重是通過定義重力加速度施加的，加速度方向與車架重力方向相反，即加速度方向為Z軸正方向。如圖415所示。具體操作如下：Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Force/Moment→On Nodes，彈出選取節(jié)點的對話框，輸入受力的節(jié)點編號，點擊OK，出現(xiàn)Apply F/M on Nodes對話框。如圖414所示。其中，關鍵點編號可通過以下操作查看：PlotCtrls→Numbering，彈出Plot Numbering Controls窗口，將Keypoint numbers設為On即可。加載的具體操作為：Main Menu→Preprocessor→Loads→Define Loads→Apply→Structural→Displament→On Keypoints，彈出一對話框，輸入關鍵點編號，點擊OK，如圖412所示。彎曲工況約束施加的節(jié)點參考圖410。本文滿載彎曲工況下，取動載系數(shù)為2。由于這些因素很復雜，使動載系數(shù)難以用數(shù)學分析法確定。因而在計算施加載荷時，車架承受的質(zhì)量和載荷都要乘以一定的動載系數(shù)，再對車架進行強度和剛度校核。圖 411 車架的載荷分布圖 滿載彎曲工況分析（1）滿載彎曲工況下的邊界條件滿載彎曲工況是模擬汽車在滿載狀態(tài)下，四輪著地在良好路面上勻速行駛時，車架對其所承受的重量的響應。四種工況下，車架所承受的載荷都是由上述載荷組成的，因此加載方式都是相同的。汽車在行駛時，考慮到不同的路面上，汽車車架受力狀況不一樣，故靜力分析工況一般選擇彎曲工況和扭轉(zhuǎn)工況這兩種。汽車在靜止時只承受懸架以上部分的載荷，包括車身和自身質(zhì)量，車架上各總成與附屬件質(zhì)量。如果作用在結(jié)構(gòu)上的載荷位置是連續(xù)變化的，即載荷作用在一定面積或者長度上，則稱為分布載荷。根據(jù)不同的計算工況來確定載荷，是保證有限元分析結(jié)果反映實際情況的前提。整個車架前、后懸架系統(tǒng)的模型如圖410所示。圖48 剛性梁與柔性梁組合模擬懸架圖49 剛性梁與彈簧單元組合模擬懸架其中，剛性梁單元起導向作用，柔性梁單元或者彈性單元則起緩沖作用。本文所研究的6470型SUV車架前后懸架均為普通的鋼板彈簧。為了準確地模擬實際使用工況，將懸架元件與車身及車架組合起來分析。劃分網(wǎng)格完成后后的模型如圖47所示。（5）網(wǎng)格劃分在前兩步的基礎上劃分網(wǎng)格：Main Menu→Preprocessor→Meshing→MeshTool，在MeshTool對話框中勾選Smart Size，選擇8級精度，點擊Mesh按鈕，出現(xiàn)Mesh Volumes對話框，點擊Pick All，點擊OK。定義材料密度：Structural→Linear→Elastic→Density，具體如圖44,45所示。如圖43所示。Solid95單元的示意圖如圖42所示。它能夠吸收不規(guī)則形狀的單元而沒有精度損失，還有可并立的位移形狀，對于曲線邊界的模型能很好的適應。本文選用Solid95單元。單元類型的選取，既要充分反映結(jié)構(gòu)的力學特性，也要盡可能的選取簡單的單元，使模型計算時簡單又節(jié)約計算費用。圖41 導入ANSYS后的實體模型保存所的模型，F(xiàn)ile→Save as。它的物理性能如下：彈性模量E=1011 Pa材料密度ρ=7850kg/m3 泊松比μ=最小屈服極限360MPa最小抗拉強度510MPa最大抗拉強度 610MPa（2）車架模型導入ANSYS通過UG軟件與ANSYS軟件之間的無縫連接將三維實體模型導入ANSYS，形成ANSYS模型，具體操作為：File→Import→UG，選擇三維實體模型，即可將模型導入ANSYS軟件。（1）車架材料特性目前，車架的材料應用最多的是16Mn鋼。 Vonmiss等效應力可以表示為： （44）強度條件為：σ≤[σ]