野战卫生技术车辆结构动力优化设计

摘要

该文根据国内野战卫生技术车辆研制现状,研究了基于有限元分析技术的结构动力优化设计方法.以WCY2000野战急救车为例,对担架台与车厢结构参数进行了结构动力优化,为今后卫生技术车辆的研制提供了有效的有限元分析方法.建立了急救车车架、车厢与担架台的有限元模型.通过动、静态特性分析表明:用板、壳单元模拟车架,当频率低于40Hz时,壳单元的计算精度高于板单位,计算误差不超过1.05﹪.对于车厢这类复合材料夹层板结构,采用复合材料层状立体单元建模与传统上使用的四节点板单元相比单元自由度数目减少60﹪以上,大大提高了计算效率,计算误差不超过2.74﹪.建立了急救车整车有限元模型,在野战卫生技术车辆设计领域首次研究了整车有限元模型路面载荷文件生成方法,实现了整车有限元模型的响应谱分析.通过与试验结果对比表明:试验结果与数值计算结果的相关系数达0.89以上,加速度响应的均方差值小于0.144m/s<'2>.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题研究的目的

1.2课题研究的意义

1.3国内外同类研究的现状

1.4有限元方法及其在汽车行业中的应用

1.5课题研究的主要内容

小结

第二章车架的有限元建模与模态分析

2.1引言

2.2薄板弯曲问题的有限单元法

2.3薄壳弯曲问题的有限单元法

2.4模态分析基本原理

2.5车架板、壳单元有限元模型计算

2.5.2 NJ2045PAA车架的模态计算

小结

第三章车厢复合大板的有限元建模研究

3.1引言

3.2复合材料板的有限元分析

3.2.1复合材料板结构的刚度矩阵

3.2.2复合材料板结构的有限元简化模型

小结

第四章担架台的有限元建模与模态分析

4.1引言

4.2担架台三维薄壁梁单元模型

4.3开口薄壁梁扭转理论

4.4担架台三维薄壁梁单元模型模态分析

4.5三维薄壁梁单元模型与普通梁单元模型的计算结果比较

4.5.1模态分析结果比较

4.5.2静态计算结果比较

小结

第五章整车白车身有限元建模与模态分析

5.1引言

5.2特征值求解的子空间迭代法

5.2.1瑞利商的极值原理

5.2.2瑞利－里兹分析解法

5.2.3子空间迭代法

5.3 WCY2000野战急救车整车白车身模态分析

5.3.1 WCY2000野战急救车整车白车身有限元模型

5.3.2 WCY2000野战急救车整车白车身模态分析

小结

第六章整车随机振动谱分析

6.1引言

6.2随机振动谱分析理论

6.2.1结构对平稳随机激励的响应

6.2.2路面不平激励下车辆振动响应功率谱的计算

6.3 ANSYS对随机路面激励谱文件的生成方法

6.3.1路面不平度的功率谱

6.3.2路面对汽车的输入谱

6.3.3路面载荷文件的生成

6.4 WCY2000野战急救车在随机路面激励下的响应谱分析

小结

第七章整车随机振动谱试验研究

7.1引言

7.2试验设计

7.2.1试验环境条件、场地及道路

7.2.2试验用燃料、油料

7.2.3试验用仪器设备

7.2.4平顺性随机输入行驶试验测点布置

7.2.5 WCY2000野战急救车随机路面输入的平顺性试验方法

7.3试验数据处理

7.3.1白谱分析原理及其在数据处理中的运用

7.3.2试验分析结果的图形化表示

7.4与数值计算结果的对比分析

小结

第八章整车动力学优化设计与仿真研究

8.1引言

8.2具有频率约束的整车结构动力优化设计

8.2.1目标函数的选取

8.2.2加速度对设计参数的灵敏度分析

8.2.3边界条件的确定

8.2.4整车结构动力优化设计

8.3改进车型的结构动力学仿真研究

8.3.1结构动力响应分析基本理论

8.3.2改进车型的结构动力响应分析

8.4随机路面输入的加速度响应仿真分析

8.4.1加速度响应仿真计算结果

8.4.2优化前后的加速度响应比较

小结

第九章结论

参考文献

致谢

附录