中型載貨汽車(chē)車(chē)架有限元靜力學(xué)分析

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SY-025-BY-3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 學(xué)生姓名 豐文彥 系部 汽車(chē)工程系 專(zhuān)業(yè)、班級(jí) 車(chē)輛工程B05－17 指導(dǎo)教師姓名 石美玉 職稱(chēng) 副教授 從事 專(zhuān)業(yè) 車(chē)輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱(chēng) 中型載貨汽車(chē)車(chē)架有限元靜力學(xué)分析 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1、研究現(xiàn)狀 車(chē)架是汽車(chē)的重要組成部分，深入了解汽車(chē)承載特性是設(shè)計(jì)和優(yōu)化車(chē)架的基礎(chǔ)。過(guò)去設(shè)計(jì)車(chē)架多采用類(lèi)比的方法，這種方法不僅費(fèi)用高，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，而且也不利于對(duì)多種方案進(jìn)行評(píng)價(jià)?，F(xiàn)代的設(shè)計(jì)已發(fā)展到包括有限元法、優(yōu)化、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)在內(nèi)的計(jì)算機(jī)分析、預(yù)測(cè)和模擬階段。 隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，進(jìn)一步推進(jìn)了有限元法的理論研究和實(shí)際應(yīng)用。出現(xiàn)了許多的有限元應(yīng)用軟件，其中有NASTRAN，ASKA，MARC，SAP，ADINA，ANSYS等。 國(guó)外將其引進(jìn)到車(chē)架分析應(yīng)用比較早，而我國(guó)是在七十年代末才應(yīng)用到車(chē)架強(qiáng)度分析中。目前，采用有限元分析模型一般有二種：梁?jiǎn)卧Ｐ秃徒M合單元模型等。其中梁?jiǎn)卧褪菍④?chē)架簡(jiǎn)化成由一組兩節(jié)點(diǎn)組成的柜架結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)少，計(jì)算快，但無(wú)法分析車(chē)架的應(yīng)力集中問(wèn)題，而組合單元模型則是既采用梁?jiǎn)卧膊捎冒鍤卧M(jìn)行離散。這種模型使得車(chē)架的分析計(jì)算更為準(zhǔn)確，能為汽車(chē)設(shè)計(jì)提供更大的幫助。 車(chē)架的計(jì)算方法有：a、不考慮接頭形狀時(shí)有： 最小變形能法、Erz法、傳遞矩陣法和空間梁有限元法。b、考慮接頭形狀時(shí)有：完全法和混合法。 車(chē)架等效載荷的簡(jiǎn)化方法有： a、貨車(chē)車(chē)廂與車(chē)架之間的作用力以集中載荷形式傳遞的。b、貨廂和車(chē)架共同承受彎曲載荷，貨廂承受能力與貨廂剛度有關(guān)。因此，在車(chē)駕應(yīng)力的有限元分析計(jì)算中考慮貨廂的剛度貢獻(xiàn)。c、貨廂的結(jié)構(gòu)形式對(duì)車(chē)架的受力影響顯著。 車(chē)架結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法有：a、車(chē)架結(jié)構(gòu)元件參數(shù)的優(yōu)化。b、考慮車(chē)架整體布局進(jìn)行優(yōu)化。 因此，有限元法為復(fù)雜的車(chē)架結(jié)構(gòu)分析提供重要的基礎(chǔ)，也是對(duì)車(chē)架研究十分有效的方法。同時(shí)，通過(guò)有限元分析得到的結(jié)構(gòu)位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)等可作為車(chē)架結(jié)構(gòu)的原始數(shù)據(jù)或作為必改進(jìn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 2、目的、依據(jù)和意義 汽車(chē)作為交通運(yùn)輸工具之一，在人們的生活和工作中有著十分重要的作用。在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，汽車(chē)工業(yè)也得到了快速的發(fā)展，在今天，生產(chǎn)出結(jié)構(gòu)輕、性能好、質(zhì)量高、用途廣、安全性高的汽車(chē)，成為了生產(chǎn)廠家和客戶(hù)共同關(guān)注的焦點(diǎn)。 作為汽車(chē)總成的一部分，車(chē)架承受著來(lái)自道路和各種載荷的作用，同時(shí)它也是許多重要總成、部件的載體，所以設(shè)計(jì)出質(zhì)量輕、性能可靠的車(chē)架是一項(xiàng)重要的工作。用有限無(wú)法對(duì)車(chē)架進(jìn)行計(jì)算分析，就可以更加有效地設(shè)計(jì)出符合要求的車(chē)架結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的車(chē)架設(shè)計(jì)是采用類(lèi)比法思想進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)出來(lái)的車(chē)架結(jié)構(gòu)除了部分的應(yīng)力水平較高外，大部分的應(yīng)力水平較低，而與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法相比，用有限元法進(jìn)行的車(chē)架設(shè)計(jì)，可以更好地適應(yīng) 性能要求，同時(shí)減輕了車(chē)架的重量，減小了制造成本，提高了競(jìng)爭(zhēng)力。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題 1、研究的基本內(nèi)容 （1）選題的背景、目的及意義； （2）Pro/E、ANSYS軟件學(xué)習(xí)； （3）車(chē)架參數(shù)的選取及設(shè)計(jì)的方法步驟； （4）用Pro/E軟件建立車(chē)架整體模型，然后導(dǎo)入ANSYS軟件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)劃分； （5）假定汽車(chē)滿(mǎn)載情況下，對(duì)車(chē)架進(jìn)行彎曲、扭轉(zhuǎn)、緊急剎車(chē)、急轉(zhuǎn)彎四種工況下的受力和變形情況的靜態(tài)有限元分析。 （6）分析應(yīng)理論聯(lián)系實(shí)際，不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題，方案正確、分析合理、撰寫(xiě)規(guī)范。 2、擬解決的主要問(wèn)題 （1）如何利用Pro/E建模； （2）建模后，導(dǎo)入ANSYS分析軟件過(guò)程中，可能顯示這個(gè)體，沒(méi)有defined 導(dǎo)入格式為iges的問(wèn)題； （2）在成功導(dǎo)入后，利用ANSYS進(jìn)行分析時(shí)，如何對(duì)載荷進(jìn)行等效簡(jiǎn)化； （3）進(jìn)行靜力學(xué)分析時(shí)，正確找出車(chē)架所受載荷和約束的截面位置。 三、技術(shù)路線(xiàn)（研究方法） 調(diào)查研究 學(xué)習(xí)Pro/E，ANSYS軟件 車(chē)架參數(shù)的確定 結(jié)合所選車(chē)架參數(shù)，利用Pro/E進(jìn)行建模 轉(zhuǎn)換接口 導(dǎo)入ANSYS中進(jìn)行靜力學(xué)分析 結(jié)合所得出的位移圖、應(yīng)力分布圖， 對(duì)車(chē)架分析 形成研究成果 四、進(jìn)度安排 （1）知識(shí)準(zhǔn)備、調(diào)研、收集資料、完成開(kāi)題報(bào)告 第1周—第2周（3.2-3.13）； （2）整理資料、提出問(wèn)題、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)草稿、熟悉Pro/E、ANSYS軟件的使用 第3周—第5周（3.16-4.3）； （3）理論聯(lián)系實(shí)際分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，使用Pro/E、ANSYS軟件完成中型載貨汽車(chē)車(chē)架的三維設(shè)計(jì)、強(qiáng)度分析等大部分設(shè)計(jì)內(nèi)容，中期檢查 第6周—第9周（4.6-5.1）； （4）改進(jìn)完成設(shè)計(jì)、改進(jìn)完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，指導(dǎo)教師審核，學(xué)生修改 第10周—第14周（5.4-6.5）； （5）畢業(yè)設(shè)計(jì)審核 第15周（6.8-6.12）； （6）畢業(yè)設(shè)計(jì)修改 第16周（6.15-6.19）； （7）畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯準(zhǔn)備及答辯 第17周（6.22-6.26）。 五、參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信．汽車(chē)設(shè)計(jì)．北京：清華大學(xué)出版社，2001.7 [2] 張洪信．有限元基礎(chǔ)理論與ANSYS應(yīng)用．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.1 [3] 段進(jìn)，倪棟，王國(guó)業(yè)．ANSYS10.0結(jié)構(gòu)分析從入門(mén)到精通．北京：兵器工業(yè)出版社，2006.10 [4] 周長(zhǎng)城，胡仁喜，熊文波．ANSYS11.0基礎(chǔ)與典型范例．北京：電子工業(yè)出版社，2007.10 [5] 黃天澤，黃金陵．汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.12 [6] 孫江宏.精通Pro/E-典型實(shí)例、專(zhuān)業(yè)精講. 北京：電子工業(yè)出版社，2006.10 [7] 劉齊茂. 某型載貨車(chē)車(chē)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 廣西工學(xué)院學(xué)報(bào) , 2004,(04) . 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