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某电动汽车车架有限元分析与优化

作　者: 乔鑫
导　师: 徐永绥
学　校: 大连交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 电动汽车车架有限元分析优化
分类号: U469.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 16次
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内容摘要

随着车辆的市场保有率逐渐提升,车辆的安全性能越来越被消费者关注,与此同时,车辆的制造商也时刻追求着车辆生产的安全性与经济性的结合。车架作为整个车辆的承载部件,承受着整个车辆的负载,同时也受到来自行驶路面的各种行驶工况的影响,车架的可靠性与经济性越来越受到人们的关注。本文的研究对象是一款电动汽车的车架,通过测量车架的实际尺寸,利用CAD软件绘制车架的二维零件图和装配图；之后在二维图的基础上用Pro/Engineer软件进行整个车架的3维模型的建立,同时,为了便于进行有限元模型的建立,对3维车架模型进行一定的结构上的简化；然后利用Hypermesh软件,对3维车架模型进行中面抽取和几何清理,利用该软件丰富的功能实现对中面的高质量网格划分,之后根据实际情况,对已经建立的网格模型加载材料属性、中面厚度、以及弯曲和扭转两种工况下的约束,完成车架的有限元模型的建立；在此基础上,运用ANSYS软件,将有限元模型导入并进行两种工况下的强度分析,通过分析得出车架在局部应力集中,对这种情况采取一定的优化措施,保证车架整体的可靠性；然后进行车架的模态分析得出车架各阶模态的固有频率,从整体上考虑车架的动态特性；最后,以车架的轻量化为目标,以车架厚度为变量,对车架进行尺寸优化,通过减少车架的厚度,实现了车架整体的经济性的优化。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-16
  1.1 本选题的背景和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11
  1.3 本课题的主要研究内容和研究重点  11-12
  1.4 研究工具  12-15
    1.4.1 Pro/Engineer软件简介  12-13
    1.4.2 Hypermesh软件简介  13-14
    1.4.3 ANSYS软件简介  14-15
  本章小结  15-16
第二章有限元法与优化理论  16-25
  2.1 有限元法概述  16-23
    2.1.1 有限元基本理论  16-17
    2.1.2 有限元方法与步骤  17-20
    2.1.3 有限元法在车架结构设计中的应用现状及存在的问题  20-23
  2.2 优化理论  23-24
  本章小结  24-25
第三章车架有限元模型的建立  25-41
  3.1 车架几何模型的建立  25-30
    3.1.1 车架的要求  25
    3.1.2 车架的简况及参数  25
    3.1.3 车架几何模型建模  25-29
    3.1.4 几何模型的简化  29-30
  3.2 车架有限元模型的建立  30-38
    3.2.1 有限元模型建立的要求  30-31
    3.2.2 利用Hypermesh软件建立有限元模型时需注意的问题  31
    3.2.3 单元的选择及材料属性  31-33
    3.2.4 抽取中面与几何清理  33-34
    3.2.5 高质量网格划分  34-36
    3.2.6 网格的质量控制  36-38
  3.3 车架整体有限元分析模型  38-39
  3.4 车架基本载荷的确定  39
  本章小结  39-41
第四章车架静态分析  41-48
  4.1 静力分析基础  41-42
  4.2 车架满载弯曲工况分析  42-45
    4.2.1 边界约束条件  42
    4.2.2 弯曲工况有限元计算结果及分析  42-45
  4.3 车架满载扭转工况分析  45-47
    4.3.1 边界约束条件  45
    4.3.2 扭转工况有限元计算结果及分析  45-47
  本章小结  47-48
第五章车架有限元模态分析  48-62
  5.1 模态分析的理论基础  48-49
  5.2 ANSYS软件中的模态提取方法  49-50
  5.3 车架模态计算及结果分析  50-61
    5.3.1 模态分析的步骤  50-51
    5.3.2 边界条件和计算频段的选取  51
    5.3.3 模态分析计算  51-61
    5.3.4 模态计算的结果分析  61
  本章小结  61-62
第六章车架的结构修改及尺寸优化  62-74
  6.1 针对静力分析结果的改进  62-70
    6.1.1 根据静力分析结果进行的改进及其分析结果  62-67
    6.1.2 针对第一次改进结果的二次改进  67-70
  6.2 对车架整体的尺寸优化  70-73
    6.2.1 对有限元网格模型厚度的修改  71-72
    6.2.2 对优化后模型的分析计算  72
    6.2.3 优化结果分析  72-73
  本章小结  73-74
结论  74-75
参考文献  75-77
致谢  77

某电动汽车车架有限元分析与优化

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