《大连理工大学》 2004年
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【摘要】：在汽车结构设计中，有限元分析法已经成为必备的技术手段。由于大量的计算量和分析步骤，
郑鑫 
大客车车架结构的有限元分析及优化设计
对车架进行直观的线性分析将是十分困难的。ANSYS软件的有限元分析程序能够将其离散为无数的元素单元，从而方便地进行分析、计算、优化结果。作者通过使用ANSYS单元库提供的元素单元建立车架的有限元模型。本文中所有的分析运算、数据优化都是通过APDL语言来完成的。另外，用ANSYS软件对某型客车车架进行了有限元动态分析，给出了车架的动态特征信息，为车架的设计及优化提供了有效的参考依据。研究了ANSYS的二次开发问题，介绍了ANSYS的语言APDL(ANSYS Parametric Design Language)。该论文工作的主要创新点在于将参数优化技术引入到汽车结构的优化设计中，通过对参数优化设计结果的分析一方面
可以直接为结构的设计提供理论依据，另一方面也为结构参数优化设计模型的建立提供重要的参考。总之，该文研究的参数优化方法是结构优化设计理论方法的一个重要发展，将其运用到汽车结构设计将具有重要的理论意义和实用价值。
【关键词】：车架 有限元分析法 ANSYS APDL 优化计算
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U469
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2004.094747
【目录】：
∙ 摘要3-9
∙ 前言9-10
∙ 1 绪论10-12
∙ 1.1 大客车在国内的发展状况10
∙ 1.2 有限元分析法10-12
∙ 2 有限元分析的发展现状与展望12-15
∙ 2.1 FEA概述12
∙ 2.2 FEA国际发展趋势12-14
∙ 2.3 FEA国内发展状况14-15
∙ 3 优化设计15-22
∙ 3.1 优化设计概述15
∙ 3.2 优化数学模型的构成要素15-17
∙ 3.3 建立数学模型需要注意的问题17-18
∙ 3.4 参数优化方法适用范围18-20
∙ 3.5 选择优化方法的标准及有关经验20-22
∙ 4 ANSYS软件介绍及有限元分析步骤22-28
∙ 4.1 ANSYS软件介绍22-23
∙ 4.2 ANSYS的分析步骤23-28
∙ 4.2.1 前处理23
∙ 4.2.2 求解23-26
∙ 4.2.3 后处理26-27
∙ 4.2.4 ANSYS软件的特点揽胜27-28
∙ 5 ANSYS软件优化功能及APDL语言28-36
∙ 5.1 ANSYS参数化分析功能科目二考试内容及合格标准28
∙ 5.2 APDL语言介绍28-30
∙ 5.3 ANSYS软件优化设计的过程与步骤30-35
∙ 5.3.1 优化设计的相关概念31-33
∙ 5.3.2 优化过程具体分析步骤33-35
∙ 5.4 应用程序开发过程中的关键技术35-36
∙ 6 客车底盘车架综述36-43
∙ 6.1 客车底盘的种类36-37
∙ 6.2 客车车架综述37-43
∙ 6.2.1 车架的功用37-38
∙ 6.2.2 对车架的要求38
∙ 6.2.3 车架类型的选择38
∙ 6.2.4 车架宽度的确定38-39
∙ 6.2.5 车架纵梁型式的确定39
∙ 6.2.6 车架横梁型式的确定39-40
∙ 6.2.7 车架的受载分析40-41
∙ 6.2.8 纵梁的弯矩计算41
∙ 6.2.9 车架纵梁抗弯刚度校核41-42
∙ 6.2.10 车架的扭转刚度42-43
∙ 7 车架结构的动态分析43-50
∙ 7.1 大客车实例主参数43
∙ 7.2 模态分析的必要性和作用43
∙ 7.3 大客车车架的动力学模型建立和分析43-50
∙ 7.3.1 模型建立43-45
∙ 7.3.2 振型分析及讨论45-48
∙ 7.3.3 结论分析48-50
∙ 8 车架结构数学模型的建立50-59
∙ 8.1 模型建立准则50-51
∙ 8.2 有关方程及参数介绍51-56
∙ 8.3 通过应力分析对车架的改进意见56-59
∙ 9 客车车架结构设计中的结构优化设计59-68
∙ 9.1 客车车架几何模型的特点59
∙ 9.2 客车车架优化方法59-61
∙ 9.2.1 车架结构优化的优化变量59
∙ 9.2.2 沪延续实施新能源车置换补贴利用车架结构有限元模型进行优化的一般过程59-60
∙ 9.2.3 客车车架总质量的优化60-61
∙ 9.3 APDL程序命令流61-63
∙ 9.4 数据分析63-67
∙ 9.5 结论分析67-68
∙ 10 客车车身局部部分的有限元分析68-72
∙ 10.1 问题的由来68
∙ 10.2 APDL命令流68-71
∙ 10.3 结论分析71
∙ 10.4 对于优化的进一步思考71-72
∙ 11 总结与展望72-73
∙ 11.1 全文总结72
∙ 11.2 有限元技术和优化方法在汽车工程中应用展望72-73
∙ 参考文献73-74
∙ 致谢74-76
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