某载货车车架结构分析及拓扑优化

摘要

CAE技术已经在现代车辆设计中广泛应用，而有限元分析方法是CAE技术中被普遍使用的方法之一。有限元分析法在实际应用中，它可以对不规则的几何形状、载荷和支撑情况等各种复杂结构进行变形计算、应力分析和动态特性分析等。本文以某公司的某款载货车车架为研究对象，利用HyperWorks对其结构进行了静态和动态分析计算，在文中主要对车架进行了弯曲工况、扭转工况等静力学分析和模态分析，验证了车架的设计合理性。在此基础上，根据静力学分析结果，对车架进行了拓扑优化，对优化后的车架进行静、动态分析，并对优化前后的静、动态分析结果进行了对比分析。校核了车架的刚度要求，分析了其模态特点，验证了拓扑优化前后车架结构的可靠性，有效的降低了车架的重量，达到了车辆轻量化的目的，同时也达到节省成本及环保的目的。 从对载货车原车架做的结构分析计算结果来看，该车架的静态及动态特性都满足设计要求。 从优化结果分析表明，该车架经过拓扑优化后，可通过在横梁上开孔使得车架重量减轻，但横梁开孔可能会造成刚度集中造成应力值过大，而发生断裂，所以再通过改变横梁布置方式来降低应力集中。通过对优化后的车架进行强度和模态校核，结果表明优化后的车架仍然满足设计要求，同时达到轻量化的目的。 根据研究表明，本文建立的车架有限元模型是合理的，分析过程是正确的，得到的优化结果可以为载货车车架结构设计提供借鉴和参考。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3主要研究内容

1.4 本章小结

第二章 有限元法及HyperWorks简介

2.1有限元法的基本理论

2.2 有限元分析的一般流程

2.3 HyperWorks软件简介

2.4 本章小结

第三章 载货车车架有限元建模

3.1 几何清理

3.2 网格划分

3.3.网格质量检查

3.4 材料属性定义

3.5 有限元模型的生成

3.6 创建边界条件

3.7 本章小结

第四章 载货车车架有限元分析

4.1 概述

4.2 车架强度分析

4.3 车架模态分析

4.4 本章小结

第五章 载货车车架拓扑优化设计

5.1 拓扑优化概述

5.2 车架结构拓扑优化

5.3 本章小结

第六章 拓扑车架的结构分析

6.1 拓扑车架的有限元模型

6.2 拓扑车架强度分析

6.3 模态分析

6.4优化前后车架特性参数对比

6.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢