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隨著社會的發(fā)展，人們對越野車的各種性能提出了越來越高的要求，從而促使越野車的設(shè)計水平不斷地趨于科學(xué)化和人性化。車架結(jié)構(gòu)設(shè)計作為車輛設(shè)計的主要內(nèi)容之一，在車輛設(shè)計中占有很大的比重。車架的性能主要取決于車架在靜態(tài)載荷和動態(tài)載荷下的響應(yīng)情況，因此有必要對車架進行靜力與動態(tài)響應(yīng)分析來評價車架自身的性能，同時還可以作為整車的行駛平順性等性能的評價指標(biāo)。與此同時，隨著計算機技術(shù)的普及和計算速度的不斷提高，三維軟件建模技術(shù)及有限元分析技術(shù)在工程設(shè)計和分析中得到了越來越廣泛的重視，特別是有限元技術(shù)已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分析計算問題的有效途徑。本研究運用有限元軟件對某越野車車架進行建模，并進行有限元分析。
有限元法是將連續(xù)體離散化的一種近似計算方法，依托于力學(xué)基礎(chǔ)理論與變分原理，將連續(xù)體劃分成有限個小單元的集合，在單元內(nèi)采用分片插值的方法表示力學(xué)函數(shù)的分布，求解離散后的代數(shù)方程得到力學(xué)函數(shù)的數(shù)值解。通過用較簡單的概念和方法來代替較復(fù)雜的問題，然后借助于計算機去求解繁雜的方程，從而得到問題的解。
當(dāng)薄板受任意載荷時可以把載荷分解為兩個分量：一個作用在薄板的中面內(nèi)，另一個垂直于中面。中面內(nèi)的載荷，可以認為沿薄板厚度均勻分布，所以是平而應(yīng)力問題，按平而應(yīng)力問題解決。而垂直于中面的載荷使薄板彎曲，要用板彎曲理論理論求解。圖所示為Shell板殼單元示意圖。它是一個彈性板殼4節(jié)點單元。該單元可以承受拉、壓、彎、剪等作用。單元的每個節(jié)點具有5個自由度：沿x，Y；軸的移動及繞x軸的轉(zhuǎn)動。
本研究的是某越野車車架。車架為梁式結(jié)構(gòu)，由2根縱梁、7根橫梁組成；各梁之間通過鉚釘鉚接；車架總長為4428mm，前段寬是822mm，后端為1130mm。車架的材料主要是各向同性材料16Mn。
通過UG軟件建立車架的幾何模型，首先按照各零件的實際尺寸繪制零件的三維實體的幾何模型，然后進行裝配，從而得到整個車架的三維幾何模型。
將原車架的CAD模型導(dǎo)入HyperMesh軟件中進行抽取中面、幾何清理，并依據(jù)圖所示的標(biāo)準(zhǔn)進行網(wǎng)格劃分。因為車架的零件與零件之間大部分采用弧焊來進行聯(lián)接，焊點的密度和分布會影響結(jié)構(gòu)的變形，如果焊點開裂將造成機構(gòu)吸能效果的大幅度下降，所以對焊點要根據(jù)實際情況進行謹慎的處理。本研究采用Rhe2剛性單元對聯(lián)接進行模擬。有限元模型如圖所示，共包括264039個節(jié)點，259280個單元，86個部件。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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