重型自卸汽車車架有限元分析及試驗(yàn)的研究

1、江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文重型自卸汽車車架有限元分析及試驗(yàn)的研究姓名：王啟唐申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：車輛工程指導(dǎo)教師：黃鼎友20070602江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要汽車車架為重要安全結(jié)構(gòu)件，其強(qiáng)度直接影響汽車的使用性能。本文以重型自卸汽車車架為研究對(duì)象。運(yùn)用軟件建立了該車架的幾何模型，以軟件和軟件作為研究分析平臺(tái)，并結(jié)合試驗(yàn)對(duì)該車架的強(qiáng)度進(jìn)行了研究和分析，為該車車架的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：對(duì)有限元分析技術(shù)在汽車結(jié)構(gòu)分析的應(yīng)用狀況進(jìn)行了歸納和總結(jié)，介紹了，重型自卸汽車車架的特點(diǎn)和要求。簡(jiǎn)要介紹了有限元的概念及基本原理，并對(duì)重型自卸汽車車架的建模中有限元分析方法的基本過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的

2、說(shuō)明，對(duì)分析軟件中使用的單元進(jìn)行了分析和比較。運(yùn)用軟件將重型自卸汽車車架的三維實(shí)體模型轉(zhuǎn)換為有限元分析模型，并對(duì)簡(jiǎn)化原則以及利用有限元軟件進(jìn)行了強(qiáng)度分析方法進(jìn)行了描述。對(duì)該重型自卸汽車車架進(jìn)行了強(qiáng)度分析，得到了各工況下車架的應(yīng)力分布。對(duì)該重型自卸汽車車架進(jìn)行了模態(tài)分析，得到了車架的前十階頻率和振型。運(yùn)用應(yīng)力電測(cè)量技術(shù)對(duì)車架進(jìn)行了靜態(tài)試驗(yàn)研究，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與有限元分析結(jié)果進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了有限元分析模型的正確性。本文的主要新意在于提出了多層板結(jié)構(gòu)的有限元建模方法以及連接關(guān)系的處理。論文研究結(jié)果對(duì)汽車制造企業(yè)進(jìn)一步推廣應(yīng)用技術(shù)、開展結(jié)構(gòu)改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)具有一定的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：重型自

3、卸汽車，車架，有限元，應(yīng)力，電測(cè)量江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文，”姍，缸缸丘鋤，虹商舯：，學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位淪文的規(guī)定，同意學(xué)位保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)江蘇大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部?jī)?nèi)容或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密口本學(xué)位論文屬于不保密團(tuán)，在年解密后適用本授權(quán)書。學(xué)位論文作者簽名：腫月曰之魂指導(dǎo)教師簽名鰳各夕州年；月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的內(nèi)容以

4、外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：渤日期：一）噼彥月日江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文第章緒論前言重型自卸汽車用途廣泛。在礦山、水利工程、城市建設(shè)、公路、環(huán)衛(wèi)等行業(yè)都有專用的自卸汽車。隨著近幾年來(lái)國(guó)家實(shí)施擴(kuò)大內(nèi)需的方針，積極投資基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和興建大型工程，以及年的北京奧運(yùn)會(huì)和上海世博會(huì)的籌備需要，對(duì)相應(yīng)的重型自卸汽車的需求量增大。重型自卸汽車使用條件惡劣，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，包括其復(fù)雜的形狀，復(fù)雜的載荷作用。而車架是整個(gè)重型自卸汽車的基礎(chǔ)，在它上面安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)、

5、傳動(dòng)系、行駛系和汽車車身等主要裝置。由于在裝載、運(yùn)輸和卸載中承受主要的載荷，因此，車架性能的優(yōu)劣直接影響整車的性能，同時(shí)也反映了整車的技術(shù)水平【司。在汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在保證安全的前提下，又要使車架的結(jié)構(gòu)合理，便于加工、裝配，同時(shí)也要減少材料的量，從而降低制造成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性。這需要對(duì)車架的強(qiáng)度進(jìn)行分析，通過(guò)強(qiáng)度分析，有針對(duì)性地對(duì)一些主要構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在實(shí)際的汽車結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算中，由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、載荷分布的復(fù)雜性以至于很少有甚至沒(méi)有解析解，但仍然需要去分析、研究、解決。解決這些困難有很多方法，一般歸結(jié)為兩類：一種是對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題作種種簡(jiǎn)化，作很多假設(shè)，回避一

6、些比較復(fù)雜的問(wèn)題，最終簡(jiǎn)化為一個(gè)能夠處理的問(wèn)題。這種用材料力學(xué)方法做簡(jiǎn)化計(jì)算的方法有時(shí)可行】，但是由于太多的簡(jiǎn)化。通常導(dǎo)致極不準(zhǔn)確甚至錯(cuò)誤的答案。另一種方法是盡可能保留問(wèn)題的各種實(shí)際狀況，嘗試尋求問(wèn)題近似的數(shù)值解，放棄封閉形式的解析解。在計(jì)算機(jī)和計(jì)算技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這已成為較為現(xiàn)實(shí)又非常有效的選擇。有限元法便是這眾多方法中運(yùn)用最為成功、最為廣泛的方法，可以將輪胎以上的全部車架體系的信息輸入計(jì)算江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文機(jī)，做三維分析；計(jì)算靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、舉升等工況時(shí)的應(yīng)力和變形；甚至可以將地面的激勵(lì)輸入車架，計(jì)算仿真車架的疲勞壽命蜘。當(dāng)汽車在崎嶇不平的道路上行駛時(shí)，車架可能產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形以及在垂直平面

7、內(nèi)的彎曲變形；當(dāng)一邊的車輪遇到障礙時(shí)，還可能使兩根縱梁發(fā)生相對(duì)位移。因而，將會(huì)改變各機(jī)構(gòu)之間的相對(duì)位置，破壞其正常工作，并引起各部分的磨損加劇。車架的剛度、強(qiáng)度及動(dòng)態(tài)性能對(duì)整車的振動(dòng)舒適性、行駛平順性、安全性及壽命有著很大的影響。因此，車架結(jié)構(gòu)模態(tài)分析在現(xiàn)代汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有十分重要的意義。國(guó)內(nèi)、外汽車車架有限元分析的發(fā)展有限元法最早是為解決結(jié)構(gòu)計(jì)算而提出的，并成功應(yīng)用于工程實(shí)踐中。隨著研究的深入，有限元法不僅作為一種解決力學(xué)問(wèn)題的分析方法，而且也是一種數(shù)學(xué)上解微分方程的數(shù)值計(jì)算方法。只要微分方程經(jīng)分割近似（分片插值），能得到滿足要求的解，就可以用有限元法進(jìn)行計(jì)算。除連續(xù)體彈性力學(xué)外，塑性力學(xué)

8、、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、結(jié)構(gòu)分析動(dòng)力學(xué)、變流力學(xué)等等都廣泛使用有限單元法進(jìn)行計(jì)算。重型自卸汽車車架的主要結(jié)構(gòu)形式為邊梁式車架，縱梁截面多為槽形，橫梁截面可為槽形、閉口矩形或圓管。縱梁和橫梁的連接方式有焊接、鉚接和螺栓連接等。其連接接頭幾何形狀各異，應(yīng)力分布復(fù)雜。根據(jù)是否考慮接頭的真實(shí)形狀，邊梁式車架的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法可分為兩大類：一是不考慮接頭形狀有最小變形能法、壇法、傳遞矩陣法和空間梁?jiǎn)卧邢拊ǖ人姆N。最小變形能法適用于車架彎曲的計(jì)算，用于扭轉(zhuǎn)時(shí)則顯得太繁；法則可用于扭轉(zhuǎn)剛度小而彎曲剛度大的車架扭轉(zhuǎn)計(jì)算；傳遞矩陣法可用于車架的彎、扭計(jì)算，但由于多個(gè)矩陣相乘導(dǎo)致圓整誤差，因此它只被推薦用于抗扭剛度大

9、的車架；空間梁?jiǎn)卧挠邢拊ê?jiǎn)單，但一般的空間梁?jiǎn)卧糜陂_口薄壁構(gòu)件，計(jì)算誤差較大。不考慮接頭形狀江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文計(jì)算方法的不足之處在于：首先忽略了接頭的柔度，而它對(duì)車架變形和桿端力矩的計(jì)算卻很有影響；其次無(wú)法確切計(jì)算接頭區(qū)域的應(yīng)力分布，而這對(duì)于車架的設(shè)計(jì)和優(yōu)化卻很重要；另外只用梁?jiǎn)卧荒芊从吃O(shè)計(jì)的修改，如接頭形狀和連接形式的改變。二是考慮接頭形狀有完全法和混合法。完全法用板殼單元來(lái)離散整個(gè)車架，可用于縱梁并不均勻平直的剛架，缺點(diǎn)是用的單元和自由度數(shù)目龐大，且計(jì)算的前后處理工作量大：混合法是交替使用了有限元和矩陣力法，計(jì)算精度較高?；旌戏ǖ木窒扌栽谟谒贿m用于能將縱、橫梁簡(jiǎn)化為直桿的車架

10、。由于高應(yīng)力出現(xiàn)于接頭處，因此接頭的離散化無(wú)論對(duì)于混合法還是完全法都是重要的。研究表明，接頭離散化應(yīng)盡可能包含車架的基本特征，如型材圓角、斷廈改變等。槽鋼的圓角一般較大，忽略圓角使接頭的翹曲柔度產(chǎn)生約的誤差，焊接而成的車架。其焊縫離散化是用加厚縱，橫梁之間的過(guò)渡單元來(lái)近似雙面焊縫的體積。鉚接和螺栓聯(lián)接一般用實(shí)體單元簡(jiǎn)化，被連接的兩塊板料在其中面用板殼單元離散化，孔洞宜用內(nèi)八角形，其八角點(diǎn)與四個(gè)實(shí)體單元相連。螺栓連接也可用梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬，即用梁?jiǎn)卧獙⒏鲏K板的八角點(diǎn)連接。等考慮了板間的接觸力，采用結(jié)構(gòu)分析軟件中的單元進(jìn)行模擬【堋。這種非線性的桿單元受拉和受壓有不同剛度。使用單元后，明顯地提高了計(jì)算精

11、度。車架扭轉(zhuǎn)變形的計(jì)算誤差從降到。對(duì)車架強(qiáng)度的有限元分析開始于世紀(jì)年代中期。國(guó)外十分重視利用有限元方法對(duì)車架進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，取得了大量的研究成果。，提出了利用梁、板混合單元對(duì)貨車車架橫梁與縱梁連接處進(jìn)行合理簡(jiǎn)化的方法嗍，等人對(duì)車架在極限靜態(tài)載荷下的失效表現(xiàn)形式進(jìn)行了詳細(xì)的討論【，等人對(duì)利用有限元靜態(tài)強(qiáng)度分析結(jié)果指導(dǎo)車架設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的介紹啕。車架的動(dòng)力學(xué)分析是在年開始的【闞，國(guó)外一般采用，等大型計(jì)算程序并研制專用程序，自由度江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論交數(shù)少則幾百多則上萬(wàn)。對(duì)于整車結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)分析由于自由度過(guò)高、計(jì)算過(guò)程所需計(jì)算機(jī)資源過(guò)高，因此近年來(lái)發(fā)展了子結(jié)構(gòu)的方法，分析各子結(jié)構(gòu)而后進(jìn)行模態(tài)綜合。，

12、等人利用全板殼單元車架有限元模型對(duì)一貨車車架進(jìn)行了較全面的動(dòng)態(tài)研列。，、，等人對(duì)如何利用有限元模態(tài)分析結(jié)果修正車架設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了研列堋。國(guó)內(nèi)起步較晚，在世紀(jì)踟年代才開始該方面的研究，但經(jīng)過(guò)眾多學(xué)者的研究和探索，已經(jīng)積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，有些研究已經(jīng)深入到了優(yōu)化的層次。王璋等人利用有限元法對(duì)重型牽引車車架進(jìn)行了靜態(tài)分析，提出了發(fā)動(dòng)機(jī)和倒置平衡懸架的簡(jiǎn)化模型【。歷輝等人對(duì)作用在貨車車架上的等效載荷的簡(jiǎn)化和施加方法作了較全面的研究，尤其對(duì)車廂與車架之間相互作用力的簡(jiǎn)化方法做了詳細(xì)討論閉。周志革等人利用有限元前后處理軟件和有限元計(jì)算軟件分析并解決了某輕型貨車車架縱梁異常開裂的問(wèn)題（。鄭兆昌等人應(yīng)用大型結(jié)構(gòu)

13、軟件對(duì)貨車車架進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析，提出了利用車架模態(tài)分析結(jié)果直接對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法圈。馮國(guó)勝對(duì)模態(tài)分析技術(shù)在汽車車架故障診斷中的應(yīng)用進(jìn)行了較深入的研究圈。目前，我國(guó)對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究己發(fā)展到普遍應(yīng)用有限元法進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算和模態(tài)分析的階段。由于汽車車架是汽車結(jié)構(gòu)件中結(jié)構(gòu)與載荷都很復(fù)雜的重要部件，也是人們首先開展結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究的對(duì)象。今后，汽車車架結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)仍是汽車工業(yè)的重要研究領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件水平和有限元分析方法的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了大量的有限元分析軟件，目前，國(guó)際上較大型的面向工程的有限元通用軟件有、和等。是一個(gè)高性能的有限元前后處理器，可以用它建立有限元模型

14、、觀察計(jì)算結(jié)果和進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。是一個(gè)多用途的有限元分析江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文軟件，它已從年的版發(fā)展到今天的版。課題的目的及意義雖然現(xiàn)在計(jì)算機(jī)軟、硬件的發(fā)展非常迅速，但軟硬件的限制仍制約著車架有限元模型的規(guī)模，以前梁?jiǎn)卧Ｐ偷木窒扌员憩F(xiàn)如下：模型過(guò)于簡(jiǎn)化。由于軟硬件的限制，模型所占的空間不能太大，為了提高分析工作和優(yōu)化工作的效率，模型在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了簡(jiǎn)化，忽略了全部附件結(jié)構(gòu)、工藝孔和圓角等。另外，車架的縱橫梁雖有一定的規(guī)貝上但還是具有一定的變化，選擇梁?jiǎn)卧２荒芎芎玫捏w現(xiàn)這種變化，模型的精度自然會(huì)下降淵。車架縱橫梁連接處處理不夠理想。以往連接處的處理，是直接把整個(gè)車架看成一個(gè)結(jié)構(gòu)，沒(méi)有考慮連接問(wèn)題

15、，因此，不能正確體現(xiàn)出聯(lián)接處應(yīng)力的變化。缺乏動(dòng)態(tài)分析。以往的分析多以靜態(tài)為主，因車架的動(dòng)力學(xué)狀況過(guò)于復(fù)雜，所以忽略動(dòng)態(tài)分析只作靜態(tài)分析，或單純動(dòng)態(tài)分析。為此，本課題以重型自卸汽車車架為研究對(duì)象，根據(jù)圖，利用參數(shù)化建模軟件建立車架的三維實(shí)體模型，應(yīng)用高性能的有限元前后處理軟件建立有限元模型，然后將有限元模型導(dǎo)入到軟件中進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜動(dòng)態(tài)分析，并作了相應(yīng)的電測(cè)試驗(yàn)對(duì)有限元分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。在課題的實(shí)施過(guò)程中，正確建立車架的有限元模型是關(guān)鍵。本課題的主要任務(wù)是探討車架建模方法，并針對(duì)典型工況進(jìn)行靜態(tài)分析。本課題的實(shí)施不僅能提高本人的設(shè)計(jì)技能和獨(dú)立解決問(wèn)題的能力，也能為鎮(zhèn)江精功汽車有限公司的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員積

16、累現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的經(jīng)驗(yàn)，提高建立汽車動(dòng)力學(xué)模型的水平，探討現(xiàn)代結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析方法，將其應(yīng)用于產(chǎn)品的性能分析階段，在減少產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)蝴和成本，提高設(shè)計(jì)水平方面會(huì)做出有意義的嘗試。江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文本文的主要研究?jī)?nèi)容本文以重型自卸汽車車架為研究對(duì)象，運(yùn)用軟件建立了該車架的幾何模型，以軟件和軟件作為分析平臺(tái)，并結(jié)合試驗(yàn)對(duì)該車架的強(qiáng)度進(jìn)行了研究和分析，為該車車架的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下；歸納總結(jié)了國(guó)內(nèi)外車架有限元分析的方法。討論了車架有限元模型的建立方法。在分析重型自卸汽車車架結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用軟件建立車架有限元分析模型；根據(jù)重型自卸汽車的承載特點(diǎn)和行駛工況，對(duì)該車架在滿載彎曲工況

17、和滿載扭轉(zhuǎn)工況的靜態(tài)應(yīng)力分析：對(duì)該重型自卸汽車車架進(jìn)行了模態(tài)分析，得到了車架的前十階頻率和振型。建立重型自卸汽車電測(cè)試驗(yàn)試驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行電測(cè)試驗(yàn)，獲得車架各種工況下的應(yīng)力分布，通過(guò)對(duì)比有限元模型分析結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)有限元模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模瑫r(shí)驗(yàn)證有限元模型的正確性。江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文第章重型自卸汽車車架有限元模型的建立有限元法的步驟有限元方法就是根據(jù)現(xiàn)實(shí)對(duì)象的實(shí)際結(jié)構(gòu)利用軟件建立三維實(shí)體幾何模型，將三維實(shí)體模型離散化，并將結(jié)構(gòu)體所受實(shí)際載荷分別作用到各單元體上，最后求出各單元體節(jié)點(diǎn)力和位移。有限元分析的具體步驟是：離散化，即劃分單元或網(wǎng)格；施加載荷，描述約束；計(jì)算各個(gè)單元的剛度矩陣，建立單

18、元平衡方程；求解結(jié)構(gòu)整體剛度矩陣，建立結(jié)構(gòu)整體平衡方程；求解線性代數(shù)方程組，得出各節(jié)點(diǎn)位移，由節(jié)點(diǎn)位移求各單元節(jié)點(diǎn)力；顯示處理計(jì)算結(jié)果。在上述各步驟中，第一、二步可以劃入前處理過(guò)程，第六步可以稱為后處理，其余幾步則是主要的計(jì)算過(guò)程。因此上述步驟也可以歸納為如下流程圖有限元求解流程圖離散化將原來(lái)連續(xù)的單元體假想她分割成為一個(gè)離散的結(jié)構(gòu)，這一離散化的結(jié)構(gòu)由有限多個(gè)形狀簡(jiǎn)單的構(gòu)件組成，這些有限大小的構(gòu)件稱為有限單元，簡(jiǎn)稱單元，相鄰單元在節(jié)點(diǎn)處連接在一起，因此有限元法的計(jì)算模型實(shí)際上是一個(gè)僅在節(jié)點(diǎn)處連接，僅靠節(jié)點(diǎn)傳力的有限個(gè)單元的集合體。單元的形狀和數(shù)目可以根據(jù)計(jì)算精度的要求和使用的計(jì)算機(jī)的性能等合理

19、選擇。單元分析江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文單元分析的主要目的是建立單元?jiǎng)偠染仃囮懀?，根?jù)剛度矩陣便可進(jìn)一步得出單元節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)位移的關(guān)系。單元?jiǎng)偠确匠痰木仃囆问娇杀硎救缦拢核脐?，力田。其中：儼（一單元?jié)點(diǎn)力矩陣；（）陸】【一單元?jiǎng)偠染仃?；田力一單元?jié)點(diǎn)位移矩陣由此可見(jiàn)，單元?jiǎng)偠染仃嚪从沉斯?jié)點(diǎn)力與單元節(jié)點(diǎn)位移之間的關(guān)系。整體分析相應(yīng)的，整體分析的目的就是將單元?jiǎng)偠染仃嚱M合為整體剛度矩陣，組合整體剛度矩陣一般使用剛度集成法。首先，把單元?jiǎng)偠染仃嚁U(kuò)大成單元的貢獻(xiàn)矩陣，然后，把各單元的貢獻(xiàn)矩陣迭加，即可得到整體剛度矩陣。事實(shí)上，在用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)七述過(guò)程時(shí)，為節(jié)省存儲(chǔ)容量，兩個(gè)步驟是交叉進(jìn)行的。代入：妒剛毋（）

20、式中卜整體載荷列陣，其元素為各節(jié)點(diǎn)上的載荷；【一整體剛度矩陣：毋一整體節(jié)點(diǎn)位移列陣。計(jì)算求解引入支承條件，便可對(duì)上式進(jìn)行求解，得出各節(jié)點(diǎn)位移，再由節(jié)點(diǎn)位移求得各節(jié)點(diǎn)應(yīng)力，從而完成應(yīng)力分析工作咎蛔。江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文有限元軟件簡(jiǎn)介軟件介紹軟件是美國(guó)球公司研制開一個(gè)高效的有限元前后處理器，能夠建立各種復(fù)雜模型的有限元和有限差分模型，與多種和。墟軟件有良好的接口，并具有高效的網(wǎng)格劃分功能。其特點(diǎn)如下：強(qiáng)大的幾何輸入、輸出功能軟件具有強(qiáng)大的幾何輸入功能，支持多種格式的復(fù)雜裝配幾何模型的讀入，如、等格式的輸入，支持動(dòng)態(tài)裝配，并可設(shè)定幾何容差，修復(fù)幾何模型，支持格式輸出。其中功能有效管理復(fù)雜幾何構(gòu)件和有

21、限元裝配模型。方便靈活的幾何清理功能軟件支持多種自動(dòng)化和人工化的幾何清理功能，各種縫隙縫合，復(fù)雜曲面修補(bǔ)，去除相貫倒角、孔洞等細(xì)小特征，薄殼實(shí)體中面抽取。良好客戶二次開發(fā)環(huán)境提供了多種開發(fā)工具，便于用戶進(jìn)行二次開發(fā)?；镜暮昝睿河脩艨梢詣?chuàng)建宏命令，使若干步建模過(guò)程自動(dòng)完成。用戶化定制工具：用戶可以利用加在酬眥中建立用戶化定制方案。配置舾的界面；的菜單系統(tǒng)進(jìn)行重新布局定義，使界面更易于使用。輸出模板：通過(guò)用戶輸出模板，可以將），數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)換成其它求解器和程序可以閱讀的格式輸出。江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器：可以在加入您自己的輸入數(shù)據(jù)翻譯器，擴(kuò)充的接口支持功能，解讀不商的分析數(shù)據(jù)卡結(jié)果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)

22、化器：可以創(chuàng)建自己特定的結(jié)果翻譯器，利用所提供的工具，將特定的分析結(jié)果轉(zhuǎn)換成舾的結(jié)果格式。與主流求解器無(wú)縫集成支持十余種求解器，等有限元文件的輸入和輸出。為各個(gè)求解器定制專業(yè)界面，如，接觸導(dǎo)向定義，針對(duì)汽車碰撞的安全帶和氣囊等專業(yè)模塊?？删庉嬁ㄆ讲藛屋斎?，與求解器無(wú)縫集成。用戶還可根據(jù)需要開發(fā)求解器模板，如。高質(zhì)量的網(wǎng)格劃分啪軟件具有完善的互動(dòng)式二維和三維單元?jiǎng)澐止ぞ?。用戶在劃分過(guò)程中能夠?qū)γ總€(gè)面進(jìn)行網(wǎng)格參數(shù)調(diào)節(jié)，如單元密度、單元偏置梯度、網(wǎng)格劃分算法等。提供了多種三維單元生成方式用于構(gòu)建高質(zhì)量的四面體、六面體網(wǎng)格和網(wǎng)格。菜單和快捷鍵編輯網(wǎng)格更為迅速靈活，大大提高了工作效率。江軟件提供了多種

23、形式的網(wǎng)格質(zhì)量檢查菜單，用戶可以實(shí)時(shí)控制單元質(zhì)量，另外還提供了多種網(wǎng)格質(zhì)量修改工具。可視化復(fù)合材料單元建模塒如提供了可視化復(fù)合材料單元建模圖形界面。對(duì)于材料的每一鋪層的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行可視化定義，方便瀏覽編輯各項(xiàng)參數(shù)。窗口界面包含五個(gè)主要區(qū)域，圖形區(qū)（）、宏菜單（）、表頭欄（）、主菜單（）和永久菜單（），此江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文外還可以使用鍵盤上的功能艦一，如圖攏所示。軟件介紹軟件是融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)多物理場(chǎng)于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國(guó)公司開發(fā)，它提供與多數(shù)軟件的接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換。同時(shí)，也提供給用戶基于為平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)的各種工具。中包括

24、的一個(gè)重要的模塊就是模塊，該模塊是一個(gè)顯式非線性動(dòng)力分析通用有限元程序，是美國(guó)勞倫斯利維莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在主持下研制完成的?，F(xiàn)在已被許多著名的航空、航天、汽車、造船和軍工等大型企業(yè)所應(yīng)用。在汽車、飛機(jī)、火車、輪船等運(yùn)輸工具的碰撞分析、金屬塑性成型、汽車零部件的機(jī)械制造、塑料成型、生物力學(xué)和地震工程等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文建模單元特性在建立整個(gè)車架的有限元力學(xué)模型時(shí)根據(jù)車架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)采用殼單元、實(shí)體單元、粱單元和彈簧單元；殼單元?dú)な侵钙浜穸冗h(yuǎn)小于長(zhǎng)、寬尺寸的平板。與梁相似，通過(guò)以板的中面代表板作受力和變形分析。如圖玉所示，坐標(biāo)平面）（面選在中面上，軸垂直予中面，且為右手坐標(biāo)系。圖單元結(jié)

25、構(gòu)薄板彎曲變形基于以下一些假設(shè)：直接法假設(shè)。彎曲前垂直于板中面的法線（直線），彎曲后仍為直線，且仍垂直于變彎曲的中面，故有，。，。平行于板中面的各層之間無(wú)擠壓，即盯：。板的中面彎曲后沒(méi)有伸長(zhǎng)或縮短，即中面為中性面。板的撓度以中面的撓度來(lái)表示，且只是，的函數(shù)，記（，）。板的材料是線彈性的、均勻的和各向同性的。江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文討論的范圍局限在小撓度問(wèn)題。有限元理論中的板殼是指其中面上的任一點(diǎn)處的兩個(gè)主曲率半徑均大于其厚度值，且中面上的兩個(gè)尺寸王、乞也遠(yuǎn)大于其厚度的結(jié)構(gòu)。與薄板的不同之處在于它的變形除了彎曲變形之外，還有中面的變形。板殼的受力狀態(tài)可以分解為平面應(yīng)力和薄板彎曲兩種受力狀態(tài)的疊加。因

26、此板殼的有限元分析可以有兩個(gè)思路，一個(gè)是直接按殼單元去求單元?jiǎng)偠染仃?。另一個(gè)方法是利用薄板代替板殼，這時(shí)殼單元所受的內(nèi)力可以分解為膜力與橫向力之和。因此，殼單元的局部剛度矩陣為平面應(yīng)力單元的局部單元?jiǎng)偠染仃嚺c梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠染仃嚨慕M合，這樣平板薄板殼單元的剛度由兩部分組成：平面剛度和彎曲剛度。計(jì)算單元?jiǎng)偠染仃嚂r(shí)，先分別考慮膜力和橫向力的影響然后疊加，所以只適合于小變形的線彈性薄殼。在有限元軟件中一般把板單元和板殼單元合稱為板殼單元，具有彎曲和薄膜特征。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有個(gè)自由度：沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系、方向的平動(dòng)和沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系、軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，故共有個(gè)自由度。可以在個(gè)節(jié)點(diǎn)上定義不同厚度，此外可輸入一個(gè)彈性基本硬度，各項(xiàng)異

27、性特征，且具有平板彎曲和薄膜的描述功能，能承受面內(nèi)和法向載荷，并且考慮了應(yīng)力鋼化和大偏轉(zhuǎn)位移。在單元的面內(nèi)，其節(jié)點(diǎn)厚度為輸入的四個(gè)厚度，單元厚度假定為均勻變化。如果單元厚度不變，只需要輸入（）即可；如果厚度是變化的，則四個(gè)節(jié)點(diǎn)的厚度均需要輸入。實(shí)體單元實(shí)體單元是一種最能表達(dá)實(shí)際零件信息的單元。因?yàn)閷?shí)體單元不但可以表達(dá)零件的質(zhì)量、慣性、材料等特性，而且實(shí)體單元可以從空間的角度來(lái)真實(shí)地逼近實(shí)體幾何形狀，尤其是基于幾何的有限元模型，幾乎能反映全部的幾何變化。其缺點(diǎn)是對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求較高。江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文實(shí)體單元種類很多，這里介紹?？捎糜趯?shí)體結(jié)構(gòu)的建模。單元有個(gè)結(jié)點(diǎn)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)有個(gè)自由度，即治、的平

28、動(dòng)自由度和沿、軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。的幾何描述、節(jié)點(diǎn)位置、坐標(biāo)系等參見(jiàn)圖。該單元由個(gè)結(jié)點(diǎn)組成，有各向異性或者正交各向異性材料特性。通過(guò)節(jié)點(diǎn)，和或，可以生成四面體單元，同理也可以生成楔形和錐形體。曲潮鉚翱磅覡一橢嘲螄。吩圖單元結(jié)構(gòu)空問(wèn)梁?jiǎn)卧臻g梁?jiǎn)卧袃蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)個(gè)自由度，節(jié)點(diǎn)位移和節(jié)點(diǎn)受力如圖所示?？臻g梁?jiǎn)卧梢钥闯墒晴嫫矫媪簡(jiǎn)卧⑵矫婕儚澢簡(jiǎn)卧屠@軸純扭轉(zhuǎn)的位移模式組合而成。斑，置圖空間梁?jiǎn)卧灰剖疽鈭D江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文彈簧單元彈簧單元有多種表現(xiàn)形式，有節(jié)點(diǎn)至地基的平移或旋轉(zhuǎn)彈簧單元、節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的平移或旋轉(zhuǎn)彈簧單元、非傳導(dǎo)性彈簧單元等。本文只用節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的平移彈簧單元。節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的平移彈

29、簧單元有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)個(gè)自由度。節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的平移彈簧單元具有剛度特性，能在一個(gè)平移自由度方向加載力和位移，沒(méi)有其它物質(zhì)屬性。建立車架有限元模型模型的簡(jiǎn)化在（）中建立車架的三維實(shí)體模型，由于該車架的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要零部件有左、右縱梁，第一、二、三、四、五橫梁，發(fā)動(dòng)機(jī)后懸置橫梁和附件，對(duì)一些附屬結(jié)構(gòu)和工藝結(jié)構(gòu)根據(jù)具體情況進(jìn)行了以下簡(jiǎn)化：略去功能件和非承載構(gòu)件。有些構(gòu)件僅為滿足工藝或使用上的要求而設(shè)置，并非根據(jù)強(qiáng)度的要求而設(shè)置。這些構(gòu)件對(duì)車架結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布和變形影響都較小，因此在建模時(shí)可以忽略，如工藝孔，緩沖座等。對(duì)部分部件進(jìn)行簡(jiǎn)化。該車架主要是用槽形鋼和鋼板鉚接和螺栓連接而成，在建立結(jié)合模型時(shí)只

30、保證零件之間的相對(duì)準(zhǔn)確位置和連接孔的對(duì)應(yīng)；根據(jù)副車架和主車架的連接方式，將其簡(jiǎn)化為主車架左右邊梁上的均布載荷，不再單獨(dú)建模。由于車架多處是多層鋼板疊加鉚接或螺栓連接而成，在建立有限元模型時(shí)將鉚釘或螺栓簡(jiǎn)化成實(shí)體單元，通過(guò)增加接觸層之間的連接點(diǎn)數(shù)量來(lái)模擬鋼板之間的接觸行為，如圖所示，從而保證載荷的傳遞，調(diào)整連接實(shí)體單元的數(shù)量使計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定在某個(gè)值即可。江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文兀下層殼單元連接實(shí)體單元圖車架雙層單元的連接處理模式單元的選擇車架結(jié)構(gòu)有限元模型的建立，在早期多采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行結(jié)構(gòu)離散。車架的梁?jiǎn)卧邢拊Ｐ涂梢缘玫奖容^好的車架變形結(jié)果，但是梁?jiǎn)卧獞?yīng)力分析的能力卻是有限的，這主要表現(xiàn)在：建模誤

31、差大，對(duì)形狀復(fù)雜的橫梁、縱梁模擬能力差，因此要精確計(jì)算局部區(qū)域應(yīng)力梁?jiǎn)卧亲鞑坏降?；此外，梁?jiǎn)卧獙?duì)車架橫、縱梁接頭的處理也是不完善的。而殼單元建立的車架有限元模型基本上克服了梁?jiǎn)卧诮：蛻?yīng)力分析時(shí)的局限，它不需要對(duì)縱橫梁接頭處的節(jié)點(diǎn)作特殊的處理，只需輸入車架的幾何形狀和材料特征，再加上適當(dāng)?shù)妮d荷約束，即可模擬一定的實(shí)際工況，并且使有限元分析精度大為提高。車架縱梁和橫梁采用殼單元，吊耳，平衡懸架等實(shí)體零件選用實(shí)體單元，鋼板彈簧則使用梁?jiǎn)卧蛷椈蓡卧M。網(wǎng)格的劃分網(wǎng)格劃分的基本原則網(wǎng)格劃分的基本原則包括網(wǎng)格的數(shù)量、疏密、階次、質(zhì)量、布局等。網(wǎng)格數(shù)量。網(wǎng)格數(shù)量影響計(jì)算結(jié)果的精度和計(jì)算規(guī)模的大小。

32、一般來(lái)講，網(wǎng)格數(shù)量增加，計(jì)算精度會(huì)有所提高，但同時(shí)計(jì)算規(guī)模也會(huì)增加，所以確定網(wǎng)格數(shù)量時(shí)應(yīng)權(quán)衡這江蘇大學(xué)碩士擘位論文兩個(gè)因數(shù)綜合考慮。當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量增加到一定程度后，再繼續(xù)增加網(wǎng)格，精度提高甚微，而計(jì)算時(shí)闖卻大幅度增加。所以增加網(wǎng)格時(shí)要注意經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際應(yīng)用時(shí)可比較兩種網(wǎng)格劃分的計(jì)算結(jié)果，如果兩次計(jì)算結(jié)果相差很大，就繼續(xù)增加網(wǎng)格；反之則停止增加網(wǎng)格。另外，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析時(shí)，若僅計(jì)算結(jié)構(gòu)的變形，網(wǎng)格的數(shù)量可少一些；若計(jì)算應(yīng)力，則在精度要求相同的情況下，網(wǎng)格數(shù)量應(yīng)多一些。網(wǎng)格疏密。網(wǎng)格疏密是指在結(jié)構(gòu)不同部位采用大小不同的網(wǎng)格，這是為了適應(yīng)計(jì)算數(shù)據(jù)的分布特點(diǎn)。計(jì)算數(shù)據(jù)變化梯度較大的部位，需要采用比較密集

33、的網(wǎng)格。單元階次。選用高階單元可提高計(jì)算精度，所以當(dāng)結(jié)構(gòu)形狀不規(guī)則、應(yīng)力分布或變形很復(fù)雜時(shí)可以選用高階單元。網(wǎng)格質(zhì)量。網(wǎng)格質(zhì)量是指網(wǎng)格幾何形狀的合理性。劃分網(wǎng)格時(shí)，在重點(diǎn)研究的結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位，應(yīng)保證劃分高質(zhì)量的網(wǎng)格，即使是個(gè)別質(zhì)量很差的網(wǎng)格也會(huì)引起很大的局部誤差。而在結(jié)構(gòu)次要部位，網(wǎng)格質(zhì)量可以適當(dāng)降低。網(wǎng)格布局。當(dāng)結(jié)構(gòu)形狀對(duì)稱時(shí)，其網(wǎng)格也應(yīng)劃分成對(duì)稱網(wǎng)格，以使模型表現(xiàn)出相應(yīng)的對(duì)稱性。，月格劃分方法在中將模型轉(zhuǎn)化為格式文件，導(dǎo)入前處理軟件中進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散化。經(jīng)過(guò)上述分析和簡(jiǎn)化最終模型包含個(gè)節(jié)點(diǎn)，個(gè)單元。從中以或格式文件導(dǎo)入到有限元軟件中，得到整個(gè)車架的有限元模型，如圖所示。江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文圖車架

34、有限元模型江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文第章重型自卸汽車車架有限元靜態(tài)強(qiáng)度分析重型自卸汽車主要零部件的重量及坐標(biāo)表重型自卸汽車主要零部件的重量及坐標(biāo)序號(hào)名前保險(xiǎn)杠總成轉(zhuǎn)向機(jī)帶支架稱重量坐標(biāo)（咖咖水箱總成及水直拉桿駕駛室人前懸架及車橋和輪胎舢姍發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器及變速箱空濾器及支架總成刪電瓶及支架總成制動(dòng)系統(tǒng)油箱及油貯氣筒及支架消音器及管子傳動(dòng)軸其他車架中、后橋及輪胎及后懸架車廂毯秘貨物（標(biāo)定值備胎及支架后尾燈后保險(xiǎn)杠江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文由上表可以得到該車底盤重量為，整車整備重量為，總重為。計(jì)算工況確定“載貨汽車定型試驗(yàn)規(guī)程”規(guī)定：樣車必須以一定車速在各種道路上行駛一定里程。行駛時(shí)會(huì)出現(xiàn)勻速直線行駛（車架彎曲

35、）、前后輪懸空（車架扭轉(zhuǎn)）等典型工況。為能夠全面地反映車架在實(shí)際使用工況下應(yīng)力分布情況，本文制定以下工況條件。彎曲工況彎曲工況計(jì)算主要是對(duì)貨車滿載狀態(tài)下，四輪著地時(shí)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行校核，主要模擬貨！在良好路面下勻速直線行駛時(shí)的應(yīng)力分布情況。載荷處理：在計(jì)算中，將發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、離合器、電池、油箱等以靜力等效的原則按其在底盤上的實(shí)際位置以集中載荷的形式施加于相應(yīng)的車架的單元節(jié)點(diǎn)上。駕駛室（包括人的重量）按安裝形式分配到車架縱梁相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上，貨物、車廂及副車架的重量以均布載荷形式分布到車架左右縱梁上。約束處理：根據(jù)懸架的結(jié)構(gòu)和車體的連接方式，忽略懸架的約束作用，采用簡(jiǎn)單的兩點(diǎn)支承方式，顯然是不符合實(shí)際

36、情況。這樣會(huì)使計(jì)算結(jié)果和實(shí)際結(jié)果有較大的出入，對(duì)于約束點(diǎn)附近的構(gòu)件的應(yīng)力影響更大。所以在此采用彈簧單元加梁?jiǎn)卧獊?lái)模擬鋼板彈簧。由于車輪輪胎的剛度要比懸架的剛度大得多，故在約束處理中忽略輪胎的變形。前后懸架的約束處理如下：前懸架：如圖所示，在每個(gè)吊耳處引出一個(gè)支撐點(diǎn)，建立垂直方向的彈簧單元，彈簧下面節(jié)點(diǎn)用剛性梁進(jìn)行連接來(lái)模擬鋼板彈簧的支撐作用；約束左右邊節(jié)點(diǎn)的向自由度，并耦合前端吊耳處的彈簧單元的上下、節(jié)點(diǎn)在方向的平移自由度，和車架實(shí)際變形江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文情況相一致。（注：軸為車架橫向方向，軸為車架縱向方向，向?yàn)榇怪狈较?。）圖前懸架簡(jiǎn)化模型后懸架：該車架后面采用平衡懸架，在建模時(shí)建立如圖所示

37、的簡(jiǎn)化模型。鋼板彈簧通過(guò)平衡懸架與車架相連，簡(jiǎn)化時(shí)用剛性梁上節(jié)點(diǎn)與平衡懸架連接，彈簧單元采用類似的方法用剛性粱連接起來(lái)，在一端彈簧上節(jié)點(diǎn)處建立、向的彈簧單元，來(lái)模擬鋼板彈簧的側(cè)向和縱向剛度，另一邊采用相同的結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)點(diǎn)記為、。在位移約束時(shí)，限制、節(jié)點(diǎn)的所有自由度，節(jié)點(diǎn)的、向平移自由度，節(jié)點(diǎn)的、向平移自由度。圖后懸架簡(jiǎn)化模型扭轉(zhuǎn)工況扭轉(zhuǎn)工況計(jì)算主要考慮將左前輪墊高和將左前輪及右中、后輪同時(shí)墊高時(shí)施加在車架上的扭矩的作用。此時(shí)車架處于滿載狀態(tài)，計(jì)算中加在前懸架點(diǎn)處和后懸架點(diǎn)處實(shí)際位移要考慮到懸架和輪胎的實(shí)際變形，其它與彎曲工況相同。江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文各工況的分析結(jié)果彎曲工況分析主要部件的應(yīng)力分布

38、圖如下：。靜蓐聰￥（）（）圖車架總威應(yīng)力分布圖江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文；口魚找口圖主桀應(yīng)力分布圖嬲￥程。，握?qǐng)D副梁應(yīng)力分布圖江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文勰瞄尊毫嘲日毫取霉蓉圖第二、三橫梁應(yīng)力分布圖，嘲；齠，巍掘圖第四橫粱加強(qiáng)板應(yīng)力分布圖江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文搬毒舞譙鼻圖第四橫梁應(yīng)力分布圖彎曲工況結(jié)果分析：由計(jì)算結(jié)果可知，第二橫梁受力最大，為左右。主粱最大應(yīng)力位于與第二橫梁連接處，為。副梁最大應(yīng)力也位于與第二橫梁連接處，為。第四橫梁及其加強(qiáng)板應(yīng)力最大值分別為和，都比較小?？傊嚰苷w應(yīng)力不是很大，滿足材料的力學(xué)材料性能（屈服極限，強(qiáng)度極限）。左前輪墊高哪的扭轉(zhuǎn)工況分析左前輪墊高的扭轉(zhuǎn)工況車架總成及主要部件應(yīng)力

39、分布圖如下：江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文槲醞一自哪線羔十（）（）圖車架應(yīng)力分布圖江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文圖主粱應(yīng)力分布圈副粱應(yīng)力分布圖江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論炙圖第二、三橫梁應(yīng)力分布圖圖第四橫梁應(yīng)力分布圖江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文左前輪墊高的扭轉(zhuǎn)工況結(jié)果分析：分析結(jié)果顯示第二橫梁受力比較大，基本集中在第二橫梁與左側(cè)的縱梁連接的部位，應(yīng)力大小為左右。主梁最大應(yīng)力位于與第二橫梁連接處，為。副梁最大應(yīng)力也位于與第二橫粱連接處，為。第四橫梁應(yīng)力最大值分別為，都不大，都在材料承受范圍之內(nèi)（屈服極限，強(qiáng)度極限肝）。左前輪及右中、后輪墊高哪的扭轉(zhuǎn)工況分析車架總成及各主要部件的應(yīng)力分布情況：伐蛔銘江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文（）匣車架應(yīng)力分

40、布廈嬲雄置，饈一鰓女嫩蓐圖主梁應(yīng)力分布圖江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文懈母蹦；拯繾十圖副梁應(yīng)力分布一器重善￥蟹鱒專囂登圖第四橫粱加強(qiáng)板應(yīng)力分布圖江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文瞄弱毫稍鼉，岫雌圖第二、三橫粱應(yīng)力分布圖圖第四橫粱應(yīng)力分布江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文左前輪及右中、后輪墊高的扭轉(zhuǎn)工況結(jié)果分析：通過(guò)分析結(jié)果可以看出在左前輪及右中、后輪墊高的扭轉(zhuǎn)工況，應(yīng)力較為集中的出現(xiàn)部位仍然在縱梁和第二橫梁與左縱梁連接的部位，應(yīng)力在肝左右。主梁最大應(yīng)力位于與第二橫梁連接處，為。副梁應(yīng)力最大值也位于與第二橫梁連接處，為。第四橫梁及其加強(qiáng)板應(yīng)力最大值分別為和。車架的應(yīng)力水平較高，但處于材料的安全范圍之內(nèi)（屈服極限，強(qiáng)度極限）。綜合上述

41、，車架扭轉(zhuǎn)是一種比較危險(xiǎn)的工況，應(yīng)盡量避免。江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文第章重型自卸汽車車架有限元模態(tài)分析對(duì)車架進(jìn)行強(qiáng)度分析的同時(shí)還要考慮其合理的動(dòng)態(tài)特性以達(dá)到控制振動(dòng)與噪聲的目的。有限元模態(tài)分析方法是辨識(shí)汽車的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)性能的一種有效的手段，在汽車車架或車身動(dòng)態(tài)性能研究中得到了廣泛應(yīng)用。車架結(jié)構(gòu)在各種振動(dòng)源的激勵(lì)下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，如果這些振源的激勵(lì)頻率接近于車架的固有頻率，便會(huì)引起共振現(xiàn)象，造成結(jié)構(gòu)破壞。為提高汽車行駛的安全性、舒適性和可靠性，就必須對(duì)車架結(jié)構(gòu)的固有頻率進(jìn)行分析，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)避開各種振源的激勵(lì)頻率。在進(jìn)行模態(tài)分析時(shí)，因結(jié)構(gòu)阻尼較小，對(duì)固有頻率和振型影響甚微，故忽略不計(jì)。而汽車車架一般只需要

42、計(jì)算較低的幾階頻率（高階振型對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性影響很?。⒖芍苯訉?duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。模態(tài)分析時(shí)用法提取其前階彈性模態(tài)（忽略車架的前階剛體模態(tài)），固有頻率如表所示，各階的振動(dòng)模式如圖所示。表車架前階固有彈性模態(tài)模態(tài)階數(shù)固有頻率（）振型描述車架繞縱軸（軸）扭轉(zhuǎn)振動(dòng)（一階扭轉(zhuǎn)）沿車架橫軸（軸）彎曲振動(dòng)（一階彎曲）車架前部局部振動(dòng)沿車架橫軸（軸）彎曲振動(dòng)沿車架軸彎曲振動(dòng)車架；部沿軸局部扭轉(zhuǎn)振動(dòng)車架中部橫梁局部振動(dòng)車架兩側(cè)大梁沿軸彎曲振動(dòng)沿車架橫軸（軸）彎曲振動(dòng)車架前部局部振動(dòng)江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文口（）（）江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文（）（）（）江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文（）圖一前階彈性模態(tài)振型對(duì)車架模態(tài)的分析發(fā)現(xiàn)：

43、該車架第三橫梁以前振動(dòng)幅度較大，是薄弱環(huán)節(jié)；在車架前部安裝發(fā)動(dòng)機(jī)部位易發(fā)生明顯的局部振動(dòng)。但發(fā)動(dòng)機(jī)與車架的連接剛度較大且采用四點(diǎn)支撐時(shí)，會(huì)顯著地提高該區(qū)域的車架（整體）剛度，尤其是扭轉(zhuǎn)剛度，因而該車架的這一不足可以得到部分彌補(bǔ)。車架低階頻率（即一階扭轉(zhuǎn)和彎曲頻率的值）應(yīng)高于懸架下結(jié)構(gòu)的固有頻率，而又低于發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，以避免發(fā)生整體共振現(xiàn)象。江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文第章重型自卸汽車車架試驗(yàn)的研究為了驗(yàn)證有限元分析模型的簡(jiǎn)化原則和方法的正確性，為車架結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供依據(jù)，對(duì)車架強(qiáng)度進(jìn)行電狽試驗(yàn)研究，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與有限元分析結(jié)果進(jìn)行比較。非電量的電測(cè)法是一種將被測(cè)得非電量（如力、應(yīng)力、扭矩

44、、位移、速度、加速度、壓力、溫度、流量和時(shí)間等）以一定的比例關(guān)系變換成電量（如電阻、電流、電壓、電容、電感等），然后用電測(cè)量?jī)x器對(duì)此電量進(jìn)行測(cè)量的方法。測(cè)得的電量經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換和處理，即可求得被測(cè)非電量的數(shù)值”。應(yīng)力測(cè)量即實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析，屬于非電量電測(cè)法的一種，就是用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定構(gòu)件中應(yīng)力和變形的一門學(xué)科，它是解決工程強(qiáng)度問(wèn)題的一種重要手段。對(duì)改進(jìn)汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，提高性能，減輕自重和保證安全運(yùn)行方面，都起著重要作用?，F(xiàn)代實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析的方法和儀器都在飛速發(fā)展中。新方法、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。直接用來(lái)做應(yīng)力應(yīng)變鍘試的方法不止十幾種，如電阻應(yīng)變測(cè)量法、平面光彈實(shí)驗(yàn)法、三維凍結(jié)應(yīng)力法、光彈性貼片法、光彈性?shī)A片法、散射光彈性法、全息光彈法、動(dòng)光彈法、熱光彈法、脆性涂層法、云紋法、全息干涉法等。但在機(jī)械產(chǎn)品中，切實(shí)可行并已廣泛應(yīng)用的方法，不外乎電阻應(yīng)變測(cè)量、光測(cè)彈性測(cè)量、脆性土層測(cè)量等方法。試驗(yàn)方案的確定光彈性試驗(yàn)方法光彈性是一種測(cè)量應(yīng)力的實(shí)驗(yàn)方法。它采用具有雙折射效應(yīng)的透明材料（目前主要是環(huán)氧樹脂）制成與測(cè)試零件幾何形狀相似的模型，將模型放在光彈性試驗(yàn)機(jī)的光場(chǎng)中，在模型上施加與實(shí)際零件相似的載荷，受力后的模型就產(chǎn)生各種干涉條紋，根據(jù)這些條，江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文紋圖，就可以求得模型上各點(diǎn)的應(yīng)力值，再根據(jù)相似理論換算得出實(shí)際零件相應(yīng)點(diǎn)的應(yīng)力值。光彈性實(shí)驗(yàn)方法的主要優(yōu)點(diǎn)是直觀性和全場(chǎng)性。可以直觀觀察并獲得