基于Optistruct的某型商用車車架輕量化研究.pdf

1、由于環(huán)境問題和資源緊缺的迫切性，汽車的節(jié)能減排受到人們的高度重視，使現(xiàn)代汽車逐步向輕量化、智能化方向發(fā)展，汽車輕量化技術(shù)已經(jīng)成為汽車領(lǐng)域國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。
　　車架是商用車的承載基體和傳力構(gòu)件，直接影響整車性能，其主要作用是承受來自汽車各個(gè)總成以及道路行駛過程中，傳遞到車架的大量沖擊和復(fù)雜載荷。如何在保證車架使用、安全等性能和成本控制的前提下，將輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)、新材料技術(shù)、制造工藝三大技術(shù)有機(jī)結(jié)合實(shí)現(xiàn)車架的輕量化，成為汽車技術(shù)

2、研發(fā)的方向。雖然通過采用新的材料的方法可以有效的減輕車輛質(zhì)量，但是這些新興材料制造工藝復(fù)雜，成本較高，短時(shí)間內(nèi)難在汽車上有所應(yīng)用，因此輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)是目前研究的熱點(diǎn)。由于目前輕量化的研究主要集中在車身上，對(duì)轎車和客車的車架輕量化研究居多，相對(duì)于重型車和專用車的車架輕量化研究還較少，因此對(duì)于貨車車架輕量化的研究顯得尤為重要。本文主要從以下4個(gè)方面展開了相關(guān)的研究：
　　1.車架有限元建模。在Hypermesh軟件中對(duì)車架進(jìn)行合理的模

3、型簡(jiǎn)化，幾何清理，選取合適的單元尺寸對(duì)車架進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分；使用Beam梁?jiǎn)卧cRigid剛性單元相組合的方式模擬車架部件之間的鉚釘及螺栓連接，以Rigid單元模擬車架部件之間的焊接連接，REB3模擬質(zhì)量點(diǎn)連接，建立該車架總成的有限元模型。
　　2.車架靜力分析。為了預(yù)測(cè)車架在使用中的疲勞破壞和承載能力，在Hypermesh軟件中對(duì)車架進(jìn)行剛度分析以及在動(dòng)載、驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向四種工況下的強(qiáng)度分析，在Hyperview中進(jìn)行結(jié)果處

4、理，得到車架的剛度和四種工況下強(qiáng)度的變形圖和應(yīng)力圖，并分析車架的變形和應(yīng)力狀況，找出最大應(yīng)力和最大變形點(diǎn)。通過計(jì)算車架的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度以及安全系數(shù)，以此評(píng)價(jià)車架的靜力特性。結(jié)果表明，該貨車車架的強(qiáng)度、剛度滿足使用要求，具有輕量化潛力。
　　3.車架模態(tài)分析與試驗(yàn)驗(yàn)證?；谲嚰苡邢拊Ｐ?，通過車架自由模態(tài)分析，可以得出車架結(jié)構(gòu)的固有頻率以及固有振型，通過對(duì)車架進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)得出的結(jié)果與數(shù)值分析模態(tài)結(jié)果對(duì)比分析，可以為防止車架在隨機(jī)

5、路面激勵(lì)和發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)輸入的情況下引起車架共振提供理論依據(jù)，為后續(xù)車架的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了可靠的參考依據(jù)。
　　4.基于CAE技術(shù)的車架輕量化設(shè)計(jì)。車架結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化目的是為了獲得最佳的板厚組合，本文先對(duì)車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了車架的靈敏度分析，研究各板厚對(duì)響應(yīng)變量的影響程度，選取了一些靈敏度大的板厚變量作為尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)變量，設(shè)定目標(biāo)函數(shù)和約束條件，建立尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型，對(duì)車架進(jìn)行尺寸優(yōu)化；再對(duì)車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行強(qiáng)度、模態(tài)剛度校核驗(yàn)證。分