摘 要

全地域機(jī)動(dòng)平臺(tái)為越野車輛，擁有較強(qiáng)的通過性和機(jī)動(dòng)能力。車架為重要安全結(jié)構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)性能直接影響車輛的使用性能。論文以某進(jìn)口全地域機(jī)動(dòng)平臺(tái)車架為研究對(duì)象，以 HyperMesh 前后處理軟件和 MSC. NASTRAN 求解器作為研究分析平臺(tái)，并結(jié)合模態(tài)實(shí)驗(yàn)對(duì)該車架進(jìn)行了模態(tài)及靜力分析，為設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)車架提供科學(xué)的參考依據(jù)。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
1) 對(duì) CAE 技術(shù)在車輛結(jié)構(gòu)分析的應(yīng)用狀況進(jìn)行了歸納和總結(jié)，介紹了全地域機(jī)動(dòng)平臺(tái)車架的特點(diǎn)；
2) 在利用逆向快速成型的基礎(chǔ)上，結(jié)合CATIA建立了車架的三維幾何模型；
3) 簡(jiǎn)要介紹了有限元的概念及基本原理，運(yùn)用 HyperMesh 軟件建立了有限元分析模型，并總結(jié)了簡(jiǎn)化原則以及建模經(jīng)驗(yàn)；
4) 利用 MSC.NASTRAN 對(duì)該車架進(jìn)行了計(jì)算模態(tài)分析，分析了車架前五階的固有模態(tài)特性；
5) 利用 LMS 模態(tài)測(cè)試分析系統(tǒng)，對(duì)車架進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析，與計(jì)算模態(tài)的前五階固有頻率和振型進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了有限元分析模型的可靠性；
6) 對(duì)該車架進(jìn)行了靜力分析，得到了彎曲工況和扭轉(zhuǎn)工況下車架的應(yīng)力和位移分布，結(jié)果表明車架強(qiáng)度、剛度滿足要求。


關(guān)鍵詞：車架，CAE，模態(tài)分析，靜力分析













ABSTRACT

ATV is an off-road vehicle. It has strong passing ability and mobility. Frame is the important safety structural part of the ATV. The structural performance can influence the service performance of the vehicle directly. This paper based on an imported ATV (All-Terrain Vehicle), using HyperMesh for the pre and post processing and MSC.NASTRAN solver as the research and analysis platform. Combine the modal experiment to complete the modal analysis and static force analysis of the frame. This paper provides designers for the scientific reference in the design stage. The main research contents stated as follows.
1) Summarize the application status of the CAE technology in vehicle structural analysis, and also introduced the characteristics of ATV frame.
2) Establish the 3-D geometry model of frame by the fast reverse modeling and the CATIA software.
3) This paper briefly introduced the concepts and the fundamental of the finite element. The finite element analysis model is completed by HyperMesh, also summarized the simplification principle and the modeling experiences.
4) Carry out the computational modal analysis of frame by MSC.NASTRAN, and analyzed the natural modal characteristics of first five orders.
5) Experimental modal analysis of frame is completed by LMS modal analysis testing system. This result is compared the first five orders of the natural frequency and the mode shape with computational modal analysis, proved the reliability of the FEA model.
6) Complete the static force analysis of frame, gain the stress and displacement distribution of the bending working condition and twisting working condition. The result indicates that the strength and stiffness of frame are meet the requirement.


Keywords: frame, CAE, modal analysis, static force analysis




目 錄

中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1緒論 1
1.1 引言 1
1.2 國(guó)內(nèi)、外車架CAE分析的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 1
1.3 本文主要工作 3
2全地域機(jī)動(dòng)平臺(tái)車架CAE模型的建立 5
2.1全地域機(jī)動(dòng)平臺(tái)簡(jiǎn)介 5
2.2車架幾何模型的建立 5
2.3 有限元法的基本方法和步驟 6
2.4 HyperMesh軟件簡(jiǎn)介 7
2.5 車架有限元模型的建立 9
2.5.1 導(dǎo)入幾何模型 9
2.5.2 幾何模型的清理 10
2.5.3 幾何模型的檢查 10
2.5.4 單元的選擇 11
2.5.5 網(wǎng)格的劃分 11
2.5.6 網(wǎng)格質(zhì)量檢查 12
2.6 建模經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 14
2.7 本章小結(jié) 14
3全地域機(jī)動(dòng)平臺(tái)車架模態(tài)分析 15
3.1 概述 15
3.2 有限元分析軟件介紹 16
3.2.1 MSC.PATRAN簡(jiǎn)介 16
3.2.2 MSC.NASTRAN求解器簡(jiǎn)介 16
3.3 模態(tài)分析理論基礎(chǔ) 17
3.3.1 模態(tài)分析的兩種實(shí)現(xiàn)途徑 18
3.4 車架計(jì)算模態(tài)分析 19
3.5 車架實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析 22
3.5.1 測(cè)試系統(tǒng) 22
3.5.2 實(shí)驗(yàn)步驟 23
3.5.3 前期實(shí)驗(yàn)失敗存在問題 23
3.5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 24
3.6 模態(tài)分析總結(jié) 26
3.7 本章小結(jié) 27
4全地域機(jī)動(dòng)平臺(tái)車架有限元靜力分析 28
4.1 概述 28
4.2 強(qiáng)度、剛度分析原理 28
4.3.1 強(qiáng)度分析原理 28
4.3.2 剛度分析原理 28
4.3 車架強(qiáng)度分析 29
4.3.1 靜態(tài)彎曲工況 30
4.3.2 靜態(tài)工況 31
4.4 車架剛度分析 32
4.4.1 靜態(tài)彎曲工況 32
4.4.2 靜態(tài)扭轉(zhuǎn)工況 33
4.5 本章小結(jié) 34
5 結(jié)論 35
致謝 36
參考文獻(xiàn) 37