文档介绍：自卸车车架有限元分析 客车车架有限元分析及尺寸优化
摘要：以某客车车架为对象，利用HyperWorks建立了车架的有限元模型并对其进行了刚度和模态分析，在此基础上，以质量最小为目标，在不降低刚度和模态性能的前提下，对车架进行了尺寸优化。
关键词：车架；HyperWorks；刚度；模态；尺寸优化
中图分类号： 文件标志码：A 文章编号：1005-255004-0035-05
Finite Element Analysis and Size Optimization of a Bus Frame
WANG Song1，2，YAN Yun-bing1，ZHANG Sheng-lan2
Abstract：Taking the frame of a bus as the object，the finite element model of the frame is established by HyperWorks and its stiffness and modes are analyzed. At the basis of this，with an objective of minimizing the mass，the size optimization of the frame is conducted on the premise that the stiffness and modal performance is not reduced.
Key words：frame；Hyper Works；stiffness；mode；size optimization
车架的刚度和模态是评价车架性能的两个主要指标，车架必需有足够的静刚度以确保其装配和使用要求，同时必需有合理的动态特征以控制振动和噪声，另外，车架还要尽可能轻以降低成本、提升燃油经济性和动力性［1］。怎样在确保刚度和模态性能的前提下使车架的质量尽可能低是车架设计的一个主要步骤。经过有限元方法能够分析计算出车架的弯曲、扭转刚度和模态振型，并能够此为基础对车架进行结构优化。
1 基于HyperWorks的有限元建模
本文研究的车架长约 m，宽约 m，高约 m，由下面两根主纵梁、上面两根副纵梁、尾部两根行李托架和上下1根横梁组成，结构图1所表示。
网格划分
使用优异的前处理工具HyperMesh进行网格划分，车架的大部分全部是薄壁件，于是采取壳单元进行建模，以四边形为主，三角形为辅。划分网格前先抽取薄壁零件的中面，再在中面上划分网格。考虑到车架的实际尺寸，有限元模型的准确度，单元尺寸取10 mm。车架的结构比较复杂，零件间的连接方法是焊接、铆接和螺栓连接。为了简化模型而又不失真实性，选取1D的RIGID刚性单元模拟多种连接。最终，整个车架被划分为138 167个壳单元，2 577个RIGID单元，网格模型图2所表示。
材料和属性
对于壳单元建模而言，网格划分完成后，需要给予材料参数和厚度参数，才算建立起有限元力学模型。本车架钢材号为DL510，有限元计算时的材料参数：弹性模量E=×105 MPa；泊松比?滋=；密度?籽=×109 ton/mm3；板件厚度为 ～ mm不等。
2 刚度分析