国内外车架有限元的发展现状分析研究 车辆工程管理专业

1. 摘 要汽车经历了 130 年的发展，现作为最普遍的交通工具，在货运和客运方面都发挥着不可或缺的作用。随着汽车的普及，汽车在各个方面的安全问题也日益受到关注，汽车的安全性关系到人们的生命和财产安全，因此人们对汽车的安全性这类重要指标的要求也越来越高。在汽车众多复杂的结构中，车架作为整车的基体，汽车大部分的总成都是通过车架来固定其位置的。车架的主要作用是支撑连接汽车的各零部件，并承受来自车内外的各种载荷。针对车架的设计较为复杂的问题，本文以某一电动客车中最重要的承载基体底盘车架为研究对象，基于有限元理论基础，通过 CATIA V5R21 建立车架三维实体模型，随后将车架的三维实体模型导入至 ANSYS workbench15.0 内并选择合适的网格划分方法对车架进行有限元网格划分，在确定载荷的简化和施加方法后，根据该车的设计使用情况对底盘有限元模型采用了四种计算工况匀速直线行驶的水平弯曲工况、一轮悬空的极限扭转工况、紧急制动工况和紧急转弯工况。通过对这四种工况强度和刚度的分析，得到底盘的应力分布和刚度状况，分析评价该车架的优劣性能，并且与试验结果进行了比较，验证了该车架有限元模型的可行性。同时，为掌握该车的动态性能，使用了模态分析技术对车身车架结构进行了分析，计算得到车身车架的固有频率，并对低阶固有模态振型进行了分析，了解了车架在受到路面位移激励状况下的瞬态响应，以及评价了在瞬态响应状况下的疲劳寿命。计算结果表明，文中建立的有限元模型是合理的，分析是正确的，所得结果可用于指导客车设计的改进和性能评价。关键词：客车，底盘车架，有限元，静态分析AbstractThe automobile which has developed for 130 years, now as the most common mean of transport has played an integral role in the freight transport and passenger traffic. With the popularity of automobiles, more attentions are put to the safety issues of automobiles in all aspects. The safety of cars is related to people's lives and property safeties, so people’s requirements on indexes such as the safeties are getting higher and higher. Among the many complex structures in automobiles, the frame of the vehicle is the basic part by which most other assemblies fi...