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车架有限元分析.doc


文档分类:汽车/机械/制造 | 页数:约6页 举报非法文档有奖
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以ANSYS软件为剖析工具对从国外引进某重型车车架进行了有限元剖析、模态剖析与以路面谱为输入随机振动剖析,通过用壳单元离散车架及MPC单元模拟铆打传力建立计算模型,研究该车架静、动态性能,了解该车架优缺点。   车架是汽车重要组成部分,在汽车整车设计中占据着重要位置,车架结构设计历来为广大汽车厂商所重视。本文以某汽车公司从欧洲引进某重型车车架为研究对象,对该车架结构动、静态特性进行剖析计算,消化、吸收欧洲先进技术并在此基础上进行自主创新设计。剖析手段主要是通过建立正确有限元剖析模型,对车架进行典型工况静态剖析、模态剖析与路面不平度引起随机振动剖析,以此了解车架静态与动态特性,了解该车架优越性能及其不足之处,为新车架改型设计提供依据。1有限元剖析模型建立      该车架为边梁式,由两根位于两边纵梁与若干根横梁组成,用铆接或焊接方式将纵梁与横梁联接成坚固刚性结构,纵梁上有鞍座,其结构如图1所示。由于车架是由一系列薄壁件组成,有限元模型采用壳单元离散能详细剖析车架应力集中问题,可以真实反映车架纵、横梁联接情况,是目前常采用一种模型。该车架是多层结构,纵梁断面为槽形,各层间用螺栓或铆钉联接,这种结构与具有连续横截面车架不同,其力传递是不连续。   该车架长7m,,包括双层纵梁、横梁、外包梁、背靠梁、鞍座、飞机板、铸铁加强板、发动机安装板、三角支撑板与后轴等部分。考虑到车架几何模型复杂性,可在三维CAD软件UG里建立车架面模型,导人到Hypermesh软件中进行网格划分等前置处理,然后提交到ANSYS解算。车架各层之间铆钉联接,可以用Hypermesh-connectors中bar单元来模拟铆钉联接,对应是ANSYSMPC单元,因车架各层间既有拉压应力,又有剪应力,故MPC类型应选择RigidBeam方式。由于该车是多轴车,为超静定结构,为了得到车架结构真实应力分布,必须考虑悬挂系统变形情况。整个车架结构应力剖析有限元模型由车架有限元模型与悬挂系统等效有限元模型组成,其中纵横梁、加强板等为薄壁结构,以壳单元shell63离散;钢板弹簧、轮胎以弹簧单元模拟;前悬弹赞模型为在每边纵梁上采用2个弹簧单元,每个弹簧单元通过MPC与车架联接,后悬弹簧模型为在每边纵梁上采用1个弹簧单元与车架后轴联接。离散后,壳单元总数为46770个,MPC单元为1338个,材料为欧洲高强度材料,屈服极限500MPa,杨氏模量为200GPa,。2静力剖析         车架通过悬架系统、车轮支承在地面上,当有限元模型将悬架系统与车架组合成整体式计算模型后,边界条件可简化为约束前后悬弹黄单元接地处自由度,让车架形成一简支梁结构。根据车辆电测有关标准fx1与车辆实际运行时受力情况,车架静力剖析要考虑弯曲工况与弯曲扭转工况。      在弯曲工况中,车架静止平放、满载,故可以将前后悬弹黄底部节点固定,约束所有自由度。在弯曲扭转工况中,车架静止、满载,其中一个前轮或后轮抬高200mm,故可以将抬高车轮处弹簧单元底端约束除Z轴向移动之外所有自由度,再给该处一个沿Z轴正向200mm强迫位移,未抬高车轮处弹簧单元约束如同弯曲工况。         载荷简化与施加是否与实际相符或接近直接关系到计算结果真实性,在进行弯曲与弯曲扭转工况计算时,

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