【正文】 是簡單的介紹了有限元法的求解關(guān)鍵，以及在我國的應(yīng)用。 深受廣大用戶的喜愛。 使得 分析結(jié)果的可視化： MSC. PATRAN 強(qiáng)大 的結(jié)果后處理功能 使得 用戶 用雙眼 直觀的 觀察 所有的分析結(jié)果 ,從而 一針見血 找出問題之所在，快速修改，為產(chǎn)品的開發(fā)贏得 寶貴的 時(shí)間， 從而 提高 了 市場的競爭力 ，在競爭日益激烈的今天贏得先機(jī) 。 自主開發(fā)新的功能：用戶可 以 將 MSC. PATRAN 作為 自身 前后置處理器 , 并利用其強(qiáng)大的 PCL 語言 數(shù)據(jù)庫 和編程函數(shù)庫把 公司自主 開發(fā)的應(yīng)用程序和功能 以及 針對(duì)特殊客戶的 特殊要求 所 開發(fā)的內(nèi)容直接 鑲嵌到 MSC. PATRAN 的框架系統(tǒng) , 當(dāng)然允許單獨(dú)使用或 者 與其它 分析 系統(tǒng)聯(lián)合使用。這樣 完全打消了 用戶 使用 不同軟件之間 存在 兼容 性 問題 的擔(dān)心 ， 也就是說 在其它軟件中建立的模型， 導(dǎo)入后， 在 中仍然可以 完整的 使用，非常 方便 。 于此 同時(shí)也提供 了用戶自主建模 和其它有限元建模方法，以滿足不同 用戶的不同 需求。 并且 所有的分析結(jié)果均可以可視化。此外， MSC. PATRAN 還提供了獨(dú)立 且完善的 幾何建模和編輯工具， 輔助 用戶更加 靈活的完成 建模過程 。目前己廣泛應(yīng)用到 航空航天，汽車，國防 、造船、裝備機(jī)械 等各大領(lǐng)域。 前后處理器 MSC. NASTRAN 的 功能簡介： 誕生于 20 世紀(jì) 80 年代 ，它的誕生是 美國 航空航天 局 (NASA)的資助的產(chǎn)物 ， 伴 隨著計(jì)算機(jī) 的發(fā)展和 其交互技術(shù)的發(fā)展， 將其 孕育 成 日益完善的 最 新一代計(jì)算機(jī)輔助分析前后處理系統(tǒng)。 NASTRAN 軟件 的 可靠性 很高 ，品質(zhì) 卓越 ，得到 了業(yè)界充分 的肯定， 所以 眾多大公司 以及 工業(yè)行業(yè)都 把 MSC. NASTRAN 的 最后 結(jié)果作為標(biāo)準(zhǔn) 以 代替其他 的 質(zhì)量規(guī)范。 特別對(duì) 其 矩陣方法做了 許多 重大改進(jìn)， 不久之后 推出了 公司 自己的專利版本 ：MSC. NASTRAN。 于 1969 年， NASA 推出 了NASTRAN 的第一個(gè)版本， 在 1973 年 NASTRAN 進(jìn)行版本升級(jí)， 版本發(fā)布， 同時(shí) 美國航空航天局 指定為 NASTRAN 的特約 且唯一 維護(hù)商。中標(biāo)的是 美國 的 MSC 公司 ，其 創(chuàng)辦于 1963 年， 其 總河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 10 部設(shè)在美國 的 洛杉磯。 下面是 求解器 MSC. NASTRAN 功能介 紹 ： 1966 年，為滿足當(dāng)時(shí)美國航 空航天業(yè)對(duì)結(jié)構(gòu)分析的急 切需求， 所以美國國家 航天局 NASA（ National Aeronautics and Space Administration）主持 召開 了大型通用有限元 應(yīng)用 程序系統(tǒng)開發(fā)的 公開 招標(biāo)工作， 與此同時(shí) 將該程序系統(tǒng)命名為 NASTRAN。 我所應(yīng)用的是 The MSC. Software Corporation(簡稱 MSC)有限元分析軟件， 其前后處理軟件 是 MSC. PATRAN，有限元求解器 是 MSC. NASTRAN。 國外 在 車架的強(qiáng)度計(jì)算中 使 用有限元法 比較早，而我國大約是在七十年代末才把有限元法應(yīng)用于汽車車架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)分析中。 在使用 有限元法 進(jìn)行 求解時(shí)， 一般 把求解區(qū)域看 成為 是 由許 許多 多 的小的 單元 在節(jié)點(diǎn)處相互 連接的子域構(gòu)成 的 。因此，尋求近似解法 也 就成了必由之路 [23]。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 9 上世紀(jì)五六十年代，我國對(duì) 于 車架的設(shè)計(jì)和 強(qiáng)度校核 仍然 是依靠傳統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 方法，即依靠 的是經(jīng)典 材料力學(xué)、彈性力學(xué) 、理論力學(xué)和 結(jié)構(gòu)力學(xué)的經(jīng)驗(yàn)公式， 將 車架結(jié)構(gòu) 大量 簡化， 而 設(shè)計(jì)的結(jié)果 需經(jīng) 過試驗(yàn)來驗(yàn)證，該法具有一定的可靠性和科學(xué)性 [22]。還有就是有限元分析與傳統(tǒng)分析方法對(duì)比的特點(diǎn)，最后贅述的就是有限 元分析的方法步驟，并附加了一張圖片以更加簡潔的說明。 具體的 有限元分析 運(yùn)算解決流程圖參照?qǐng)D 16 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 8 圖 16有限元分析流程圖 本章介紹的是國內(nèi)外舞臺(tái)車研 究的現(xiàn)狀，主要的是國內(nèi)的研究現(xiàn)狀，因?yàn)閲獾慕?jīng)濟(jì)實(shí)力較好，舞臺(tái)車都較貴，對(duì)于我國需要舞臺(tái)車的地方根本負(fù)擔(dān)不起，所以就稍加介紹 .還有就是從近幾年的發(fā)展趨勢(shì)來看，今后舞臺(tái)車的發(fā)展趨勢(shì)， 以及 流動(dòng)舞臺(tái)車的舞臺(tái)的一些技術(shù)要求。 (5)對(duì) 線性代數(shù)方程組 求解 ,從而 得出各 個(gè) 節(jié)點(diǎn)位移 ,由節(jié)點(diǎn)位移求 出 各 個(gè) 單元節(jié)點(diǎn) 應(yīng) 力 。 (3)計(jì)算各個(gè)單元 在本工況下 的剛度矩陣 ,以 建立單元 的 平衡方程 。 有限元分析的具體步驟是 [21]: (1)將模型 離散化 ,即 對(duì)其 劃分單元或網(wǎng)格 。 (5)有限元分析 的 最終的目的是 將 工程 實(shí)踐問題 快速的解決 ,所以 有限元分析 需要在計(jì)算機(jī)中能夠快速而方便的得出結(jié)論。這樣 不僅 會(huì)大大提高 工程實(shí)踐 的效率 ,而且 還可以從中發(fā)現(xiàn) 約束 與 載荷 之間的相互關(guān)系，一舉多得。 (2)在 使用 有限元法時(shí) ,對(duì)于 單元材料特性 大可不必費(fèi)心 ,因?yàn)?材料屬性 可以 的按照工件 的實(shí)際情況而定 ， 而且可以設(shè)置成不關(guān)聯(lián)， 所以 不用考慮各結(jié)構(gòu) 件 之間的 關(guān)系和彼此的 影響。 在 車架安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系、轉(zhuǎn)向系、懸架、駕駛室等有關(guān) 部件和總成 ,眾多的部件與總成造就了 車架 復(fù)雜 工作狀態(tài) ,所以 無法 直接用簡單的數(shù)學(xué)方法對(duì)它 進(jìn)行準(zhǔn)確 而具體 的分析計(jì)算 ,但是 采用有限元方法 就 可以對(duì)車架的靜 態(tài)和 動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行 相對(duì) 準(zhǔn)確的分析 ,從而使 得 車架 的 設(shè)計(jì)從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì) 跨越 到科學(xué)設(shè)計(jì)階段 [4]。尋找適用于這些結(jié)構(gòu)件正確并且可靠的設(shè)計(jì)與 計(jì)算方法 ,成為了提高汽車 工作性能 以 及汽車可靠性的重 要途徑之一 [19]。 利用 有限元方法分析 對(duì) 車架的結(jié)構(gòu)性能 進(jìn)行，并把 先進(jìn) 的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法 應(yīng)用在 設(shè)計(jì)流程 中，可以協(xié)助人們 找到性能更 良 好，結(jié)構(gòu)更優(yōu) 秀 ，同時(shí) 車架 質(zhì)量更輕的設(shè)計(jì)方案， 經(jīng)濟(jì)而實(shí)用，這對(duì)于 追求結(jié)構(gòu) 的 性能和 車架輕量化設(shè)計(jì)的今天具有舉足輕重的 意義 [18]。 相關(guān)資料表明：汽車自重每減少 10%，燃油消耗可降低 6% 8%，排放可降低 5% 6%[17]。 對(duì)其 進(jìn)行 剛度 、強(qiáng)度、 安全性能 和輕量化 的研究具有 十分 重要的意義[15]。 總之 ,流動(dòng)舞臺(tái)車的發(fā)展趨勢(shì)將沿著以下趨勢(shì)發(fā)展 :外形美觀 大方 ,舞臺(tái)設(shè)備 配置齊全 ,自重 要 輕， 車架 強(qiáng)度高 ,使用壽命長 ,安全 性能 高 ,維修方便 便宜，通用件多 等。其次 自帶的 燈光和音響設(shè)備要 能滿足 大多數(shù)演出的要求 。 所以逼迫我們要自主研發(fā)多 功能流動(dòng)舞臺(tái)車。 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 6 由于 國外 的 專用汽車如 流動(dòng)舞臺(tái)車起步 較早 ,自動(dòng)化程度 較 高質(zhì)量 也 比國產(chǎn)車 輕 ,車型也比較成熟。 可以大膽的說。 由此可見 ，有限元 分析 法已經(jīng)成為 當(dāng)今社會(huì) 汽車設(shè)計(jì)的重要工具之一。 （ 3）利用有限元法 對(duì) 結(jié)構(gòu) 進(jìn)行 模態(tài)分析，可以得到車架結(jié)構(gòu)靜態(tài)、 動(dòng)態(tài)特性。 （ 2）在各種 各樣的 復(fù)雜 的 載荷 的 作用下 的車架 ， 必然 會(huì) 發(fā)生 例如 彎曲、偏心扭轉(zhuǎn) 或者 整體扭轉(zhuǎn)等 車架的物理 變形。由 此可 以 見 得 ，近十年 以 來，由于計(jì)算機(jī)軟件與硬件的飛速發(fā)展，板單元 也 逐漸被應(yīng)用 于 汽車車架 的結(jié)構(gòu)分析中，使分析精度大大 提高，由過去的定性或 者 半定量的分析 過渡到了 定量階段 [6]。 2020 年 4 月吉林大學(xué)的余傳文 教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì) 利用板殼單元建立有限元模型 ,在 充分符合 車架結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)態(tài)特性分析 的 前提 下 ,得到 了車架結(jié)構(gòu)的 優(yōu)化結(jié)果 ,該結(jié)果 是車架的 質(zhì)量 明顯 減輕了 [8]。 如： 2020 年馬迅、盛勇生等針對(duì)車架的一些結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì) ,他們的 目的是減輕 車架 質(zhì)量 ,最后在彎曲、扭轉(zhuǎn)和動(dòng)態(tài)約束的約束 下 ,取得了減重 %的 驕人 成 果 [6]。而板單元 恰恰 克服了梁單元在應(yīng)力分析時(shí)的局限 性 ，基本上可以作為一種完全的強(qiáng)度預(yù)測手段 [5]。在 使用 有限元法對(duì)汽車車架 的結(jié)構(gòu) 進(jìn)行 分析 的過程 中， 在 開始時(shí) 多采用 將 梁單元結(jié)構(gòu)離散化 進(jìn)行 分析 。 早在1970年美國宇航局 就 將 NASTRAN有限元分析 的 程序引入 到對(duì) 汽車結(jié)構(gòu) 的 分析中 ,首先對(duì)車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了 在 不受力情況下 靜強(qiáng)度有限元分析 ,使 車架的自重 得以 大量 減輕 ,這是有記載的 最早進(jìn)行車架輕量化的分析 [4]。同時(shí)功能已經(jīng)算是基本滿足戶外 演出的需要了，雖然沒法與國外先進(jìn)的相比，但是我們存在價(jià)格的優(yōu)勢(shì)，我們優(yōu)越的性價(jià)比是我們生存發(fā)展的根本。 圖 11 至 15 為國內(nèi)的舞臺(tái)車 產(chǎn)品中 一些 較成功的 產(chǎn)品 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 2 圖 11富園舞臺(tái)車 圖 12大型舞臺(tái)車 河北工業(yè)大學(xué) 2020 屆 本科 畢業(yè)論文 3 圖 13江淮小型舞臺(tái)車 圖 14解放舞