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特种电源车辆方舱轻量化研究

作　者: 池振坤
导　师: 杨俊智
学　校: 兰州理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 电源车有限元大板方舱轻量化
分类号: U469.693
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文通过将某企业研发的军用电源车方舱由骨架式方舱向大板式方舱进行了改进设计，以实现轻量化的目的。根据方舱的结构特点，安装构建进行了简化，建立了方舱的有限元模型。并利用有限元技术对大板式方舱进行了结构性能研究，以检验设计的合理性。通过ANSYS软件进行了方舱的力学特性分析，主要讨论了以下方舱的四种使用工况：静态弯曲工况(匀速直线运动)、静态扭转工况(通过扭曲路面)、紧急制动工况和紧急转弯工况。方舱的结构强度和刚度的分析结果显示了方舱的应力分布状况和变形状况，从而揭示方舱强度和刚度的薄弱环节，为结构优化设计提供参考。设计方舱时，应尽量使其固有频率错开激振频率，以避免共振和噪声。方舱的刚度强度及动力特性对整车的振动舒适性、行驶平顺性、安全性及寿命有着很大的影响。故对方舱结构进行固有特性的模态分析是具有实际意义的工作。谐响应分析的目的是确保给定的结构能经受得起不同频率的各种正弦载荷的作用，探测共振响应，并在必要时避免其发生。本文采用模态叠加法对该方舱进行谐响应分析，得出6个特征点的频率—位移响应曲线。由于某军用电源车行驶路况较复杂，以模态分析结果为基础，运用路面位移谱进行了随机振动分析，计算出两种工况下随机振动的应力应变分布数据。计算结果表明，该军用电源车以40km／h的速度，在碎石路面上行驶时受到的载荷最大。本文的研究说明有限元方法为方舱结构静态和动态特性的仿真及优化设计提供了有效的基础理论及方法。大板式方舱结构基本复合设计要求，且方舱最终质量比原始设计减少了47％。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-11
插图索引  11-13
图表索引  13-14
第一章绪论  14-20
  1.1 课题背景及意义  14-15
  1.2 国内外研究状况  15-18
    1.2.1 国内外方舱研究现况  15-16
    1.2.2 方舱大板的发展状况  16-18
  1.3 本文主要研究内容  18-20
第二章车身结构分析的有限元理论  20-25
  2.1 有限元基本理论  20-22
  2.2 有限元分析软件 ANSYS Workbench  22-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章特种电源车辆方舱有限元模型的建立  25-36
  3.1 研究对象实体模型  25
  3.2 方舱有限元模型的简化  25-26
  3.3 材料参数  26-33
    3.3.1 复合大板强度和刚度指标  26-32
    3.3.2 骨架强度和刚度指标  32
    3.3.3 方舱各部件材料参数  32-33
  3.4 ANSYS Workbench 对方舱进行建模  33-34
  3.5 有限元网格划分  34-35
  3.6 本章小结  35-36
第四章方舱静力学分析  36-48
  4.1 静力分析基础  36-37
  4.2 方舱在不同工况下的静力学分析  37-47
    4.2.1 弯曲工况分析  37-40
    4.2.2 扭转工况分析  40-42
    4.2.3 制动工况  42-43
    4.2.4 转弯工况  43-46
    4.2.5 静力分析结果  46-47
  4.3 本章小结  47-48
第五章方舱动力学分析  48-68
  5.1 动力学分析基础  48-49
  5.2 方舱模态分析  49-55
    5.2.1 模态分析基本理论  49-51
    5.2.2 模态分析结果  51-55
  5.3 方舱谐响应分析  55-59
    5.3.1 谐响应理论基础  55-56
    5.3.2 谐响应结果分析  56-59
  5.4 方舱的随机振动分析  59-67
    5.4.1 随机振动基本理论  59-61
    5.4.2 路面不平度的功率谱  61-63
    5.4.3 随机振动结果分析  63-67
  5.5 本章小结  67-68
结论与展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
攻读学位期间发表的论文  73

特种电源车辆方舱轻量化研究

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