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客车车架的有限元分析

作　者: 方韶华
导　师: 郭世永
学　校: 青岛理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: CAE 车身车架有限元模型静动态分析强度刚度
分类号: U463.32
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着计算机技术的发展,CAE技术广泛应用于传统的机械行业。客车车身车架是整车主要承载结构,基于有限元方法的车身CAE越来越受到人们的关注。实践证明,利用有限元法对客车车身车架结构进行分析是有效的,可进行静动态分析,并对结构的承载特性和振动特性进行评价,充分认识其强度和固有振型,了解车身可能会有的应力和变形情况。有限元法在汽车领域的应用已经显示出其优点,与传统的设计方法不同,它不需要先制造样车,是一种高效低耗的分析方法,可用于汽车的设计、制造和改进过程中的结构强度的分析。利用有限元分析软件ANSYS,通过合理的简化,建立了某客车有限公司研制开发的大客车底盘的有限元模型。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。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
本文主要符号表  9-11
第1章绪论  11-17
  1.1 引言  11-12
  1.2 论文选题背景  12
  1.3 课题的研究目的和意义  12
  1.4 国内外车架有限元的发展与现状  12-15
  1.5 课题的研究内容  15-16
  1.6 本章小结  16-17
第2章有限元概论  17-30
  2.1 有限元技术的发展简介  17-18
  2.2 有限元法的基本思想  18-20
  2.3 有限元法在客车结构分析中的应用  20-22
  2.4 ANSYS软件简介  22-29
    2.4.1 ANSYS的发展概述  22
    2.4.2 ANSYS的主要特点  22-23
    2.4.3 ANSYS的主要功能  23-25
    2.4.4 ANSYS中的耦合和约束方程  25-26
    2.4.5 ANSYS中连接关系的处理  26-27
    2.4.6 ANSYS网格检查  27-28
    2.4.7 ANSYS求解器简介  28-29
  2.5 本章小结  29-30
第3章客车车架的有限元建模  30-36
  3.1 车架有限模型的建立  30-34
    3.1.1 有限元建模的几个基本问题  30-32
    3.1.2 车架有限元模型  32-34
  3.2 车架的受载分析  34-35
    3.2.1 车架受力情况模拟  34-35
    3.2.2 约束条件的模拟  35
  3.3 本章小结  35-36
第4章车架结构的有限元静态分析  36-49
  4.1 计算工况的确定  36
  4.2 工况计算的弹性力学基础  36-41
    4.2.1 弹性力学基本方程  36-40
    4.2.2 平面问题与薄板弯曲  40-41
  4.3 工况计算分析  41-47
    4.3.1 水平弯曲工况  41-43
    4.3.2 极限扭转工况  43-45
    4.3.3 紧急制动工况  45-46
    4.3.4 紧急转弯工况  46-47
    4.3.5 分析结果总结  47
  4.4 本章小结  47-49
第5章车架结构的试验研究  49-53
  5.1 概述  49
  5.2 车架试验  49-52
    5.2.1 试验目的  49
    5.2.2 试验对象  49
    5.2.3 试验地点、时间及试验环境  49-50
    5.2.4 试验依据  50
    5.2.5 试验仪器及设备  50
    5.2.6 试验原理及方法  50-52
  5.3 本章小结  52-53
第6章车架结构的有限元动态分析  53-65
  6.1 概述  53
  6.2 车架的模态分析  53-54
  6.3 车架结构振动的基本方程  54-55
  6.4 子空间迭代法  55-59
  6.5 模态分析结果分析  59-62
  6.6 道路激励下瞬态响应分析  62-64
    6.6.1 动态加载和边界条件  62
    6.6.2 结果分析  62-64
  6.7 本章小结  64-65
第7章车架结构的疲劳寿命分析  65-71
  7.1 概述  65
  7.2 疲劳寿命分析方法  65-67
  7.3 车架的疲劳寿命分析  67-70
    7.3.1 疲劳计算分析评价  68-70
  7.4 本章小结  70-71
论文总结及展望  71-73
参考文献  73-76
攻读硕士学位期间发表的学术论文  76-77
致谢  77

客车车架的有限元分析

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