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。
　　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)計技術(shù)、新材料技術(shù)、制造工藝三大技術(shù)有機結(jié)合實現(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，短時間內(nèi)難在汽車上有所應(yīng)用，因此輕量化設(shè)計技術(shù)是目前研究的熱點。由于目前輕量化的研究主要集中在車身上，對轎車和客車的車架輕量化研究居多，相對于重型車和專用車的車架輕量化研究還較少，因此對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軟件中對車架進行合理的模

3、型簡化，幾何清理，選取合適的單元尺寸對車架進行有限元網(wǎng)格劃分；使用Beam梁單元與Rigid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)測車架在使用中的疲勞破壞和承載能力，在Hypermesh軟件中對車架進行剛度分析以及在動載、驅(qū)動、制動和轉(zhuǎn)向四種工況下的強度分析，在Hyperview中進行結(jié)果處

4、理，得到車架的剛度和四種工況下強度的變形圖和應(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。通過計算車架的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度以及安全系數(shù)，以此評價車架的靜力特性。結(jié)果表明，該貨車車架的強度、剛度滿足使用要求，具有輕量化潛力。
　　3.車架模態(tài)分析與試驗驗證?；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，通過對車架進行實車試驗得出的結(jié)果與數(shù)值分析模態(tài)結(jié)果對比分析，可以為防止車架在隨機

5、路面激勵和發(fā)動機激勵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。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，本文先對車架結(jié)構(gòu)進行了車架的靈敏度分析，研究各板厚對響應(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)計變量，設(shè)定目標函數(shù)和約束條件，建立尺寸優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型，對車架進行尺寸優(yōu)化；再對車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方案進行強度、模態(tài)剛度校核驗證。分