基于HyperMesh的高強度車架輕量化分析研究.pdf

1、如今輕量化技術(shù)越發(fā)成熟，各種輕量化手段被投入到實際中。其中，越來越多的新材料被廣泛應用到實際中，從而獲得很大的輕量化空間。而尺寸優(yōu)化技術(shù)作為比較成熟的參數(shù)化優(yōu)化方法，能很好地解決關(guān)于離散優(yōu)化的工程難題。相比于傳統(tǒng)的經(jīng)驗優(yōu)化設(shè)計更有效率且成本和周期更低。
　　本課題選取某公司提供的貨車車架進行有限元分析、實驗驗證以及輕量化設(shè)計。以現(xiàn)階段輕量化的研究現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，并查閱大量相關(guān)文獻，總結(jié)出使用高強度鋼替換原車架材料后，再使用尺寸優(yōu)化方法

2、對車架進行輕量化。首先，使用UG同步建模技術(shù)對車架的三維實體模型進行幾何清理和間隙檢查，隨后導入HyperMesh軟件經(jīng)過前處理、網(wǎng)格劃分、創(chuàng)建聯(lián)結(jié)單元和模擬邊界條件，建立了完整的車架有限元模型。為有限元模型附加Q345的材料屬性以及外載荷和約束，應用有限元原理和OptiStruct求解器進行靜態(tài)分析，得到車架的應力和位移云圖。由云圖結(jié)果可知滿足車架的剛強度要求，但Q345的安全系數(shù)不夠高表明其輕量化空間不足。使用高強度雙相鋼DP590

3、代替普通鋼Q345，不僅剛強度更高，而且DP590的安全系數(shù)表明輕量化潛力更大。通過OptiStruct求解器對車架模型進行模態(tài)分析，并使用東華測試公司提供的動態(tài)信號分析儀進行實驗驗證，驗證了有限元模型的可靠性。根據(jù)尺寸優(yōu)化理論建立輕量化設(shè)計的數(shù)學模型，對使用不同材料的車架優(yōu)化計算。結(jié)果表明在保證車架剛強度和第二階固有頻率不降低的前提下，使用DP590材料的車架優(yōu)化效果更好，優(yōu)化后的車架質(zhì)量比原來減少了23.4％。即使經(jīng)過厚度調(diào)整，車架