半挂油罐车结构有限元分析及半挂车车架优化设计

摘要

随着科学技术的发展，人们对整车性能的要求越来越高.在市场竞争日益激烈的情况下，采用新技术、新方法已成为提高产品竞争力的主要途径.虚拟样机技术集建模、仿真、优化等于一体，可以缩短产品开发周期、降低开发成本、提高产品质量，从而达到提高产品竞争力的目的. 随着计算机的广泛应用，有限元法的研究和应用在我国得到迅猛的发展，ANSYS软件是一个功能强大的结构分析和结构优化软件包.其功能除结构分析以外，还包括热分析、电磁分析、流体分析、藕合场分析.多物理场等.其中结构分析可确定结构的变形、应变、应力等. 车架是一辆车的关键部件，车架的自主开发技术水平直接影响该车整车的自主开发水平.目前，在汽车车架的开发设计阶段，也同样由于缺乏必要动态试验设备和完善的试验方法，对车架在各种加载工况和路面条件下的可靠性不能进行有效、准确的计算与分析. 本文针对瑞江半挂油罐及低平板半挂车，利用三维软件UG建立了半挂油罐车及低平板半挂车的板壳模型，导入有限元软件ANSYS进行预处理，对所建半挂油罐车的进行强度，找出强度不足之处，提出改进方案，并借助于该软件求出罐车模型的固有频率和振型，并对车架的动态特性做了评估；同时基于ANSYS对低平板半挂车进行强度分析及优化设计，从而为提高车架的正向开发速度与质量提供了理论依据.

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致谢

第一章绪论

1.1关于强度计算方法的概述与发展

1.2 工程数值模拟技术和有限元法综述

1.3国内外研究现状

1.4本文的研究内容

第二章有限单元法的基本原理

2.1有限单元法的基本概念

2.2结构静力学分析的有限单元法

2.2.1单元特性的导出方法

2.3有限单元法的分析步骤

2.4板壳问题有限元法

第三章半挂油罐车的结构强度分析研究

3.1前言

3.2分析模型的建立

3.2.1罐体模型的建立

3.2.2载荷及约束的添加

3.2.3边界条件处理

3.3计算仿真结果分析

3.3.1原模型的强度分析

3.3.2改进后模型的强度分析

3.4对模型进行结构轻量化设计

3.5本章小结

第四章半挂油罐车的有限元模态分析

4.1油罐车结构振动的基本方程

4.2子空间迭代法

4.3半挂油罐车的有限元模态计算

4.4计算结果分析

4.5本章小结

第五章基于ANSYS的车架结构优化的初步研究

5.1结构优化设计的概述

5.2 ANSYS优化技术

5.3结构参数优化

5.3.1基本概念

5.3.2.ANSYS优化设计的步骤

5.3.3优化方法

5.4低平板半挂车车架的结构最优化设计

5.4.1车架结构的优化设计模型

5.4.2优化结果与分析

5.5低平板半挂车进行拓扑优化

5.5.1 ANSYS中拓扑优化的方法

5.5.2 ANSYS拓扑优化的步骤

5.5.3对瑞江低平板半挂车的拓扑优化

5.6本章小结

第六章结论和建议

6.1结论

6.2建议

参考文献