某越野車車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元分析與平順性研究學(xué)位論文

1、第1章緒論1某越野車車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元分析與平順性研究碩士學(xué)位論文第1章緒論1.1研究背景及意義汽車這一被人們稱之為“創(chuàng)造時(shí)空價(jià)值的現(xiàn)代化加速器”的交通工具，正越來越大的改變著人類的社會(huì)生活。它的生產(chǎn)能力代表了一個(gè)國家制造業(yè)整體發(fā)展水平。而我國汽車工業(yè)經(jīng)過改革開放三十多年的艱難探索，從開始的引進(jìn)技術(shù)、合資生產(chǎn)到現(xiàn)在擁有自主品牌的國產(chǎn)車。在規(guī)模和品種方面不斷縮小了與世界先進(jìn)汽車制造業(yè)的差距。但是在科技含量，保護(hù)環(huán)境，人文關(guān)懷層面我們和國外

2、先進(jìn)汽車制造業(yè)還有很大的差距。如何縮短我們新車型的研發(fā)周期；如何保證安全性能的前提下降低企業(yè)成本；如何提高乘客的舒適性及整車的平順性，是亟待解決的難題，也是制約中國汽車行業(yè)發(fā)展的“瓶頸”所在。隨著人們生活水平的提高，汽車已不在是一種奢飾品而走進(jìn)千家萬戶，成為人們出行所選的重要的交通工具之一。這就使得越來越多的用戶關(guān)注汽車的乘坐舒適性和安全性，因此這兩項(xiàng)指標(biāo)(舒適性、安全性)也成為了現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)中兩大焦點(diǎn)問題。車身作為汽車的主要承載部件，

3、它承受著來自道路激勵(lì)、載重貨物自重和顛簸慣性載荷等各種力的作用。良好的車身結(jié)構(gòu)是汽車安全性的重要保證。特別是越野車，它經(jīng)常處于極其惡劣的工作環(huán)境，如低溫、低壓、壞路甚至是無路的條件下處行駛。該車所載的儀器設(shè)備需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境。因此，在新車型的設(shè)計(jì)階段，對(duì)車身結(jié)構(gòu)和整車性能在各種路況下行駛的平順性和通過性是否符合人們的要求，而進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算是非常必要的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CADCAE技術(shù)在汽車行業(yè)得以廣泛的應(yīng)用，使得對(duì)車身這

4、一大型結(jié)構(gòu)的計(jì)算成為可能。以國內(nèi)某汽車研制中心所開發(fā)的新型三軸越野車為對(duì)象，利用有限元數(shù)值分析技術(shù)和動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)，解決了手工計(jì)算根本無法解決的問題。通過車身建模、動(dòng)靜態(tài)分析計(jì)算，獲得該越野車承載特性和模態(tài)特性的參數(shù)，找出車身強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)和危險(xiǎn)部位，為結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)和新車型的研究提供了理論依第1章緒論3計(jì)[7]。總而言之，國內(nèi)對(duì)客車和轎車車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的分析已做了大量工作，取得了可喜的成績(jī)，但是對(duì)越野車的車身安全性的研究卻做的很少

5、。另外由于軟硬件對(duì)模型規(guī)模的限制，模型的網(wǎng)格細(xì)化程度不夠，因而結(jié)構(gòu)的剛度特別是強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果還比較粗略，與工程實(shí)際結(jié)果有一定的差距。1.2.2國外車身研究現(xiàn)狀70年代以來，隨著高速大容量計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和美國宇航局結(jié)構(gòu)分析程序NASTRAN的成功開發(fā)，美國幾家大的汽車公司開始了汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的革命，運(yùn)用有限元技術(shù)對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)分析。福特公司在當(dāng)時(shí)采用了NASTRAN軟件中的板、梁?jiǎn)卧M車身，對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)分析，從而找到了車身結(jié)構(gòu)的高應(yīng)

6、力區(qū)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。日本五十菱汽車公司在80年代末已將有限元技術(shù)應(yīng)用到車身設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，從最初設(shè)計(jì)階段的粗略模型到設(shè)計(jì)中、后期的細(xì)化模型，分析的范圍包括強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)、疲勞及形貌和質(zhì)量的優(yōu)化。豐田中央研究所（ToyotaCentralR&DLabs.Inc.）與密歇根大學(xué)（UniversityofMichigan）總結(jié)了車身設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，提出了車身結(jié)構(gòu)分析的理念。他們利用CAE分析平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)的非線性分析、簡(jiǎn)化梁結(jié)構(gòu)的

7、強(qiáng)度和剛度的分析，以及局部車身的振動(dòng)和噪聲分析等。[8][9]福特汽車公司的相關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行了車身有限元模型和概念模型的彎曲剛度、低階模態(tài)頻率分析。[10]A.Beevers和S.M.Steidler以某客車為研究對(duì)象，利用BEAM梁?jiǎn)卧④嚿砉羌苡邢拊Ｐ停谲嚿砉羌苌舷鄳?yīng)約束位置創(chuàng)建邊界條件和根據(jù)作用力的分布施加載荷，對(duì)客車車身進(jìn)行了水平彎曲、緊急制動(dòng)、極限扭轉(zhuǎn)和急轉(zhuǎn)彎四種工況的分析計(jì)算。得出了車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度薄弱環(huán)節(jié)。在此基礎(chǔ)