摘 要

全地域機動平臺是適用于消防、建筑、城市清潔與美化(如掃雪機、割草機、樹木修剪機)等各種作業(yè)類型，并具有較強通過性的多用途專業(yè)移動平臺。
CAE方法是最近隨著計算機的發(fā)展而發(fā)展起來的，用于各種結構分析的數值計算方法。CAE在汽車等機械產品的開發(fā)中應用非常廣泛，如采用有限元法(FEM)計算機械零件的應力和變形，進行強度和剛度分析；采用有限元法進行汽車碰撞分析；采用邊界元方法(BEM)分析汽車的噪聲等?？梢哉f，CAE在汽車產品開發(fā)過程中所發(fā)揮的作用已經無法被取代。本論文利用CAE分析方法對某全地域機動平臺駕駛室進行了模態(tài)分析及靜力學分析，并進行了模態(tài)實驗。
論文首先通過逆向工程，對掃描好的駕駛室點云進行初期數據處理，利用幾何建模軟件CATIA建立三維幾何模型，并采用有限元前后處理器HYPERMESH、MSC.PATRAN建立了駕駛室的有限元模型；其次，利用有限元分析程序MSC.NASTRAN求解，完成自由模態(tài)分析。然后利用LMS模態(tài)測試分析系統進行駕駛室自由模態(tài)實驗分析，結果表明兩者能較好吻合。最后完成了駕駛室的靜力學分析，得出了處于靜態(tài)彎曲工況和扭轉工況時，駕駛室的應力及應變分布規(guī)律。


關鍵詞：駕駛室，有限元，模態(tài)，靜力




ABSTRACT

The all-terrain mobile platform is capable for firefight, construction, cleaning and beautification of city (such as snowplow, mower and tree trimmer) with a good passing ability.
As a solution method for mechanics analysis, computer aided engineering (CAE) method has been developed from the improvement of computer recent years. Now CAE has almost been applied widely on production development, such as calculating stress and deformation of mechanical parts to analysis the strength and stiffness and analyzing the vehicle collision with the help of finite element method (FEM), analyzing the vehicle noise by boundary element method (BEM) and so on. Generally speaking, the contribution of CAE to production development of cars can’t be replaced of. In this dissertation, the modal and the static analysis of the all-terrain vehicle cab are completed by CAE method and the mode experiment is done, too.
First, the geometric model is set up by CATIA according to the processed point cloud of cab through reverse engineering; the finite element model is set up by HYPERMESH and MSC.PATRAN. Then, the free modal is completed by MSC.NASTRAN. Next, the experimental modal analysis of the cab is completed with the LMS modal analysis testing system. The results show that the calculated modes are very close to the experimental modes. At last, the static analysis is carried on bend and torsion condition, and the results show the distribution of deformation and stress.


Key words： Cab, CAE, mode, static




目 錄

中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 緒論 1
1.1 概述 1
1.2 國內外駕駛室CAE分析研究概況 1
1.3 課題任務及主要內容 3

2 駕駛室CAE分析模型的建立 4
2.1 概述 4
2.2 駕駛室CAE分析的軟件實現 4
2.2.1 三維幾何建模軟件 4
2.2.2 有限元前處理器 4
2.2.3 有限元后處理器 6
2.2.4 有限元分析程序 7
2.3 駕駛室三維幾何模型的建立 7
2.4 駕駛室有限元模型的建立 8
2.4.1 幾何模型的清理 8
2.4.2 網格的劃分 9
2.4.3 焊點的處理 9
2.4.4 網格質量的檢查 10
2.5 本章小結 11

3 駕駛室結構模態(tài)分析 12
3.1 概述 12
3.2 模態(tài)分析理論 12
3.2.1 模態(tài)分析的基本概念 12
3.2.2 模態(tài)分析的兩種實現途徑 13
3.3 駕駛室計算模態(tài)分析 14
3.3.1 模態(tài)提取方法 14
3.3.2 模態(tài)分析步驟 14
3.3.3 駕駛室模態(tài)分析求解結果及分析 15
3.4 駕駛室實驗模態(tài)分析 19
3.4.1 測試系統的組成 19
3.4.2 模態(tài)實驗測量準備工作 19
3.4.3 駕駛室模態(tài)實驗結果分析 21
3.5 本章小結 24

4 駕駛室靜力分析 25
4.1 概述 25
4.2 靜力分析原理 25
4.2.1 剛度分析原理 25
4.2.2 強度分析原理 26
4.3 駕駛室剛度分析 26
4.3.1 靜態(tài)彎曲工況 26
4.3.2 靜態(tài)扭轉工況 27
4.4 駕駛室強度分析 28
4.4.1 靜態(tài)彎曲工況 28
4.4.2 靜態(tài)扭轉工況 28
4.5 本章小結 29

5 總結 30
致謝 31
參考文獻 32