某越野車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元分析與平順性研究學(xué)位論文

1、第1章緒論1某越野車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元分析與平順性研究碩士學(xué)位論文第1章緒論1.1研究背景及意義汽車(chē)這一被人們稱(chēng)之為“創(chuàng)造時(shí)空價(jià)值的現(xiàn)代化加速器”的交通工具，正越來(lái)越大的改變著人類(lèi)的社會(huì)生活。它的生產(chǎn)能力代表了一個(gè)國(guó)家制造業(yè)整體發(fā)展水平。而我國(guó)汽車(chē)工業(yè)經(jīng)過(guò)改革開(kāi)放三十多年的艱難探索，從開(kāi)始的引進(jìn)技術(shù)、合資生產(chǎn)到現(xiàn)在擁有自主品牌的國(guó)產(chǎn)車(chē)。在規(guī)模和品種方面不斷縮小了與世界先進(jìn)汽車(chē)制造業(yè)的差距。但是在科技含量，保護(hù)環(huán)境，人文關(guān)懷層面我們和國(guó)外

2、先進(jìn)汽車(chē)制造業(yè)還有很大的差距。如何縮短我們新車(chē)型的研發(fā)周期；如何保證安全性能的前提下降低企業(yè)成本；如何提高乘客的舒適性及整車(chē)的平順性，是亟待解決的難題，也是制約中國(guó)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的“瓶頸”所在。隨著人們生活水平的提高，汽車(chē)已不在是一種奢飾品而走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，成為人們出行所選的重要的交通工具之一。這就使得越來(lái)越多的用戶(hù)關(guān)注汽車(chē)的乘坐舒適性和安全性，因此這兩項(xiàng)指標(biāo)(舒適性、安全性)也成為了現(xiàn)代汽車(chē)設(shè)計(jì)中兩大焦點(diǎn)問(wèn)題。車(chē)身作為汽車(chē)的主要承載部件，

3、它承受著來(lái)自道路激勵(lì)、載重貨物自重和顛簸慣性載荷等各種力的作用。良好的車(chē)身結(jié)構(gòu)是汽車(chē)安全性的重要保證。特別是越野車(chē)，它經(jīng)常處于極其惡劣的工作環(huán)境，如低溫、低壓、壞路甚至是無(wú)路的條件下處行駛。該車(chē)所載的儀器設(shè)備需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境。因此，在新車(chē)型的設(shè)計(jì)階段，對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)和整車(chē)性能在各種路況下行駛的平順性和通過(guò)性是否符合人們的要求，而進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算是非常必要的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CADCAE技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)得以廣泛的應(yīng)用，使得對(duì)車(chē)身這

4、一大型結(jié)構(gòu)的計(jì)算成為可能。以國(guó)內(nèi)某汽車(chē)研制中心所開(kāi)發(fā)的新型三軸越野車(chē)為對(duì)象，利用有限元數(shù)值分析技術(shù)和動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)，解決了手工計(jì)算根本無(wú)法解決的問(wèn)題。通過(guò)車(chē)身建模、動(dòng)靜態(tài)分析計(jì)算，獲得該越野車(chē)承載特性和模態(tài)特性的參數(shù)，找出車(chē)身強(qiáng)度的薄弱環(huán)節(jié)和危險(xiǎn)部位，為結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)和新車(chē)型的研究提供了理論依第1章緒論3計(jì)[7]?？偠灾?，國(guó)內(nèi)對(duì)客車(chē)和轎車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的分析已做了大量工作，取得了可喜的成績(jī)，但是對(duì)越野車(chē)的車(chē)身安全性的研究卻做的很少

5、。另外由于軟硬件對(duì)模型規(guī)模的限制，模型的網(wǎng)格細(xì)化程度不夠，因而結(jié)構(gòu)的剛度特別是強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果還比較粗略，與工程實(shí)際結(jié)果有一定的差距。1.2.2國(guó)外車(chē)身研究現(xiàn)狀70年代以來(lái)，隨著高速大容量計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和美國(guó)宇航局結(jié)構(gòu)分析程序NASTRAN的成功開(kāi)發(fā)，美國(guó)幾家大的汽車(chē)公司開(kāi)始了汽車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的革命，運(yùn)用有限元技術(shù)對(duì)車(chē)身結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)分析。福特公司在當(dāng)時(shí)采用了NASTRAN軟件中的板、梁?jiǎn)卧M車(chē)身，對(duì)其進(jìn)行靜態(tài)分析，從而找到了車(chē)身結(jié)構(gòu)的高應(yīng)

6、力區(qū)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。日本五十菱汽車(chē)公司在80年代末已將有限元技術(shù)應(yīng)用到車(chē)身設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，從最初設(shè)計(jì)階段的粗略模型到設(shè)計(jì)中、后期的細(xì)化模型，分析的范圍包括強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)、疲勞及形貌和質(zhì)量的優(yōu)化。豐田中央研究所（ToyotaCentralR&DLabs.Inc.）與密歇根大學(xué)（UniversityofMichigan）總結(jié)了車(chē)身設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，提出了車(chē)身結(jié)構(gòu)分析的理念。他們利用CAE分析平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)車(chē)身結(jié)構(gòu)的非線性分析、簡(jiǎn)化梁結(jié)構(gòu)的

7、強(qiáng)度和剛度的分析，以及局部車(chē)身的振動(dòng)和噪聲分析等。[8][9]福特汽車(chē)公司的相關(guān)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行了車(chē)身有限元模型和概念模型的彎曲剛度、低階模態(tài)頻率分析。[10]A.Beevers和S.M.Steidler以某客車(chē)為研究對(duì)象，利用BEAM梁?jiǎn)卧④?chē)身骨架有限元模型，在車(chē)身骨架上相應(yīng)約束位置創(chuàng)建邊界條件和根據(jù)作用力的分布施加載荷，對(duì)客車(chē)車(chē)身進(jìn)行了水平彎曲、緊急制動(dòng)、極限扭轉(zhuǎn)和急轉(zhuǎn)彎四種工況的分析計(jì)算。得出了車(chē)身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度薄弱環(huán)節(jié)。在此基礎(chǔ)