全地域機動平臺車架CAE分析 開題報告

1 課題的目的及意義
全地域車使用條件惡劣，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，包括其復(fù)雜的形狀，復(fù)雜的載荷作用。而車架是整個汽車的基礎(chǔ)，在它上面安裝著發(fā)動機、傳動系、行駛系和汽車車身等主要裝置。由于在裝載、運輸中承受主要的載荷，因此，車架性能的優(yōu)劣直接影響整車的性能，同時也反映了整車的技術(shù)水平[1 2]。在汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計中，在保證安全的前提下，要使車架的結(jié)構(gòu)合理，便于加工、裝配，同時也要減少材料的量。車架的剛度、強度及動態(tài)性能對整車的振動舒適性、行駛平順性、安全性及壽命有著很大的影響。此課題的目的就是對車架進行模態(tài)分析與試驗以及強度﹑剛度分析，得到全地域車的車架各結(jié)構(gòu)參數(shù)，學(xué)習(xí)其先進的車架設(shè)計方法，為今后車架的設(shè)計提供參考依據(jù)。
本課題的意義在于能為結(jié)構(gòu)設(shè)計人員積累現(xiàn)代設(shè)計方法的經(jīng)驗，提高建立汽車動力學(xué)模型的水平，探討現(xiàn)代結(jié)構(gòu)動態(tài)分析方法，將其應(yīng)用于產(chǎn)品的性能分析階段，在減少產(chǎn)品開發(fā)的時間和成本，提高設(shè)計水平﹑增強市場競爭力方面會做出有意義的嘗試。

1.1 國內(nèi)、外車架CAE有限元分析的發(fā)展及現(xiàn)狀
CAE的重要分析方法—有限元法（即有限單元法）最早是為解決結(jié)構(gòu)計算而提出的，并成功應(yīng)用于工程實踐中。隨著研究的深入，有限元法不僅作為一種解決力學(xué)問題的分析方法，而且也是一種數(shù)學(xué)上解微分方程的數(shù)值計算方法。只要微分方程經(jīng)分割近似分片插值，能得到滿足要求的解，就可以用有限元法進行計算。除連續(xù)體彈性力學(xué)外，塑性力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)、結(jié)構(gòu)分析動力學(xué)、變流力學(xué)等等都廣泛使用有限元法進行計算[3]
在實際的工程技術(shù)領(lǐng)域，根據(jù)分析的目的，有限元法的應(yīng)用可以分為以下三種類型：一是靜力學(xué)分析；二是模態(tài)分析和穩(wěn)定性分析；三是瞬時動態(tài)分析。在汽車結(jié)構(gòu)分析中，有限元法以作為一種常用的基本方法被廣泛應(yīng)用。汽車結(jié)構(gòu)有限元分析的主要應(yīng)用范圍具體體現(xiàn)在：一是在汽車設(shè)計中，對所有的結(jié)構(gòu)件﹑主要零部件的強度﹑剛度﹑疲勞分析﹑NVH分析﹑穩(wěn)定性分析。二是在汽車結(jié)構(gòu)的CAD﹑優(yōu)化設(shè)計中。三是在汽車結(jié)構(gòu)動態(tài)分析中。
對車架的有限元分析開始于20世紀(jì)60年代中期。國外十分重視利用有限元方法對車架進行輔助設(shè)計，取得了大量的研究成果。Beermann, HJ提出了利用梁、板混合單元對貨車車架橫梁與縱梁連接處進行合理簡化的方法[4], Kim, H.S等人對車架在極限靜態(tài)載荷下的失效表現(xiàn)形式進行了詳細的討論[5], Ao, Kazuo, Niiyama等