【正文】 由于材料的非線性，在結構中可能會產(chǎn)生大的位移、大轉動，或多個零件在載荷作用下時而接觸時而分離。、減少額外投資提供了一個十分有用的工具。薄殼結構或橡膠一類超彈性體零件在小變形時受到小阻力，當變形增加時阻力也會隨之增大，所有這些如果用線性分析就不能得到有效的結果。接觸分析也是非線性分析一個很重要的應用方面，如輪胎與道路的接觸、齒輪、墊片或襯套等都用到接觸分析。5．熱傳導分析熱傳導分析通常用來校驗零件在熱邊界條件或熱環(huán)境下的產(chǎn)品特性，并直觀地看到結構內潛熱、熱點位置及分布。6．空氣動力彈性及顫振分析氣動彈性問題是應用力學的分支，涉及氣動、慣性及結構力間的相互作用。 ：靜態(tài)和動態(tài)氣彈響應分析、顫振分析及氣彈優(yōu)化?！恬詈戏治鰡栴}，包括：流—固耦合法、水彈性流體單元法、虛質量法。子結構可使問題表達簡單、計算效率提高、計算機的存儲量降低。應用超單元工程師僅需對那些所關心的受影響大的超單元部分進行重新計算，從而使分析過程更經(jīng)濟、更高效，避免了總體模型的修改和對整個結構的重新計算。9．高級對稱分析針對結構的對稱、反對稱、軸對稱或循環(huán)對稱等不同的幾何特點。10．設計優(yōu)化分析11．復合材料分析12．P單元及H、H—P自適應13．，其稀疏矩陣算法速度快而且占有磁盤空間少，內節(jié)點自動排序以減小半帶寬，再啟動能利用以前計算的結果。具體步驟如下： 4．1 繪制縱梁縱梁我是采用沿引導線掃略這個功能完成的。畫出截面形狀，再進行掃掠，這樣車架前端縱梁的繪制，最后將內外槽鋼布爾運算加和，形成一體。又由于曲線的生成是完全按照設計圖紙的到的，得到的縱梁即為設計師要求達到的理想形狀。退出草圖，使用建模的拉伸功能，拉出實體模型。最后進行布爾運算求和，使之與車架縱梁連為一體。先做出引導線，即圓柱形橫梁的中心線，在用軟管功能生成圓柱體橫梁，再與縱梁托架布爾運算加和，形成一體。再充分利用折彎，沖孔和展開功能。彎邊后還要進行鈑金裁減，比較復雜。最后得到一個完整的模型 車架模型5 車架的靜態(tài)分析5．1 力學模型的選擇有限元分析的基本思想，是用一組離散化的單元組集，來代替連續(xù)體結構進行分析，這種單元組集體稱之為結構的力學模型；如果已知各個單元體的力和位移(單元的剛度特性)，只需根據(jù)節(jié)點的變形連續(xù)條件與節(jié)點的平衡條件，來推導集成結構的特性并研究其性能。然而，由于有限元是一種數(shù)值分析方法，計算結果是近似解，其精度主要取決于離散化誤差。因此，正確建立結構的力學模型，是分析工作的第一步。梁單元模型是將車架結構簡化為由一組兩節(jié)點的梁單元組成的框架結構．以梁單元的截面特性來反映車架的實際結構特性。其缺點是：無法仔細分析車架應力集中間題，因而不能為車架縱、橫梁連接方案提供實用的幫助。在實際工程運用中，由于車架是由一系列薄壁件組成的結構，且形狀復雜，宜離散為許多板殼單元的組集，其缺點是前處理工作量大，計算時間長，然而隨著計算機技術的不斷發(fā)展，這個問題已得到了較好的解決，而且由于有大型有限元軟件支撐，巨大的前處理工作量絕大部分可由計算機完成，也不是制約板殼元模型實際運用的因難了。5．2 車架的計算方法汽車車架的主要結構形式為邊梁式車架，貨車車架縱梁截面多為槽形，橫梁截面可為槽形、閉口矩形或圓管。其聯(lián)結接頭幾何形狀各異，應力分布復雜。其不足之處于下列幾點：忽略了接頭的柔度．而它對車架變形和桿端力矩的計算卻很有影響； 無法確切計算接頭區(qū)域的應力分布．而這對于車架的設計和優(yōu)化卻很重要；只用梁單元，不能反映設計的修改，如接頭形狀和連接形式的改變。完全法用板殼單元來離散整個車架，可用于縱梁并不均勻平直的剛架，缺點是用的單元和自由度數(shù)目龐大。5．3 等效載荷的簡化計算結果的真實值與可信性程度如何與模型的建立、載荷的簡化有直接的關系。隨著有限元的發(fā)展和推廣，國內汽車行業(yè)已將有限元法應用于車架的強度計算，但貨箱與車架相連的部分，應力的計算值與貨箱和車架之間等效載荷和相互剛度關系簡化模型有關，直接影響計算結果。因此在車架應力的有限元計算中考慮貨箱的剛度貢獻，6 車架結構有限元分析車架用UG高級仿真模塊進行有限元分析的前期處理工作。有限元板殼元模型就是將車架離散為一系列板單元，各單元只在節(jié)點處相聯(lián)，節(jié)點選在各單元的角點處，相鄰單元之間通過節(jié)點可以傳遞力和力矩。因此，在任一節(jié)點處，須考慮6個節(jié)點位移分量。模型中共包括37377個節(jié)點，72215個單元。對于鋼板彈簧，將模擬前后板簧的彈簧元下端點分別固連在相應的剛性單元上。為消除空間運動的六個自由度，將約束剛性單元在前后輪中心線位置的節(jié)點，作為整車約束。（部分單元）（全部單元）6．3 對車架進行應變測量實驗汽車的使用條件非常復雜,對整車和總成的性能要求也很高,即使在設計和制造時對某些問題考慮非常周密也不能保證性能的完備性,提高產(chǎn)品質量和市場競爭力的重要手段.汽車試驗按照試驗對象分類,包括:1)整車試驗 試驗的目的是考核評定整車的主要技術性能,測出其各項技術性能指標,如動力性、經(jīng)濟性、平順性、制動性和通過性等。2)機構及總成試驗 這類試驗主要考核機構及總成的工作性能和耐久性,如發(fā)動機功率、變速器效率、懸掛裝置的特性以及他們的結構強度疲勞壽命和耐久性等。本課題中所做的車架試驗即為其中的機構及總成試驗。它是一種將應變轉化為電阻變化的置換元件。應變片由敏感元件、基底、蓋片和引線組成,其中的敏感元件用黏合劑粘在其底和蓋片之間,引線焊接在線柵的兩端。各應變片分別用導線接出,通過預調平衡箱與靜態(tài)電阻應變儀相聯(lián)。對該車車架進行抗彎靜載強度測試，以根據(jù)實驗結果修正有限元計算模型。根據(jù)測點受力狀況，按應變片粘貼技術要求粘貼電阻應變片，經(jīng)固化檢驗（阻值變化，絕緣）后，連接導線及應變儀。補償片貼在相同材料、相同溫度、不受力的材料上。其中，為材料的彈性模量。實驗中過程中采用YJD1型應變儀測量車架的應變，然后根據(jù)實驗中測量的各點應變和材料的特性計算出相應的應力值。測點布于車架縱梁的上方。比較點12345678計算值10512912098130102122142實驗值96表1彎曲工況下實驗值和計算值的應力比較比較點12345678計算值220125145195145155160195實驗值202103133188141149157187表2彎扭工況下實驗值和計算值的應力比較由于有限元分析方法是一種近似數(shù)值求解方法，因此對工程實際問題進行計算時很難求得精確解。模型誤差是將實際問題抽象為有限元模型時產(chǎn)生的，它包括離散誤差，單元形狀誤差、模型誤差，而計算誤差是采用數(shù)值方法對模型計算產(chǎn)生的誤差，其性質是舍入誤差和截斷誤差。例如，有限元模型中假定材料為各向同性，但由于制造過程中加工和熱處理的影響會導致實際結構材料特性的不均勻性。建立的模型和實際車架有一點的差別，建模中忽略了一些小的特征；車架的實際受力與模型上的力的加載肯定存在著誤差等等因素導致了應力和應變的差別。由上圖可以看出，與實驗結果相比，計算結果的誤差在基本177。由于計算誤差基本可以滿足求解工程問題的需要，因此可以利用計算模型對結構的設計進行評價并為結構的修改提供計算依據(jù)。座位上的乘客與座椅載荷分配到相近的節(jié)點上；發(fā)動機、變速器等載荷則各自分配到相應的支承節(jié)點上。(1)彎曲工況：在滿載情況下，研究車架的抗彎強度。此種扭轉工況下的動載，在時間上變化得很緩慢，其扭轉特性可以近似地看作是靜態(tài)的，許多試驗結果也都證實了這一點，即靜扭試驗下的骨架強度可以反映出實際強度。6．5 計算結果及分析車架在滿載、靜態(tài)狀態(tài)下，縱梁上的應力基本上在70Mpa左右。這種情況下，較大應力的位置分別位于以下各點：圖靜載荷彎扭工況——位移約束 圖靜載荷彎扭工況——應力分布圖彎扭工況——位移分布圖動載荷彎扭工況——車架位移分布圖動載荷彎扭工況——應力分布結論車架作為汽車的重要組成部分,它的強度關系到整車的安全性和使用壽命,因此, 使用有限元分析方法對該田野汽車車架強度進行校核,其重要意義就在于提高整車安全性,提高車輛的使用壽命,從而進一步提高整車質量。本論文對有限元分析方法進行了較細致的闡述。并重點對空間梁的有限元分析進行了解釋,建立了車架有限元平衡方程并予以求解。介紹了建立有限元模型的一般方法,包括有限元建模一般要考慮的問題,建立計算模型的幾個策略和方法。,論文給予了詳細介紹,如直接CAD幾何訪問,有限元分析定義等。本課題首先采用應變片測試技術對車架進行了應變測量實驗,得到了實際的數(shù)據(jù)。其次,建立了車架的有限元模型。因此用板殼單元對該車架進行離散, 建立有限元模型。另外，車架上的鋼板彈簧通過彈簧單元模擬。對于邊界條件的處理,由于輪胎剛度很大，可忽略它對結構分析的影響，將它看成是剛性的。有限元分析過程中，要有足夠的約束條件，以消除車架的整體剛性位移，求出車架結構因變形而引起的各結點位移。對于載荷的處理,在滿載時作用于車身結構的載荷分別處理為：結構自重、各裝備重量、乘客重量。經(jīng)過邊界條件的處理和載荷的處理之后,確定了計算工況,選擇彎曲和滿載扭轉(即彎扭)兩種工況進行了處理。參考文獻1. 周中堅,：同濟大學, 19972. ：機械工業(yè)出版社，19953. 馬秋成. UG CAE ：機械工業(yè)出版社，20024. 殷小霖. 基于有限元法的車架輕量化設計:[碩士學位論文],武漢:武漢理工大學,20075. Hillier,.,and Iieberman,.,Introduction to operations pesearch,6th ed..New York,McGrawHi11,1995，21～246. 周建興. 客車車身整體骨架強度與局部應力集中分析:[碩士學位論文],武漢:武漢理工大學,20047. 閆振