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SY-025-BY-3
毕业设计(论文)开题报告
学生姓名
系部
汽车与交通工程学院
专业、班级
车辆工程07- 1班
指导教师姓名
职称
教授
从事
专业
车辆工程
是否外聘
□是√否
题目名称
轻型载货汽车车架有限元静力学分析
一、课题研究现状、选题目的和意义
:
(1)从车架的设计方法来讲,早期车架设计采用设计和试验交叉进行。在车架结构定型之前往往经过多轮设计,设计面对的对象是实物,需要经过样品制造一试验一修改一再设计的往复,这种方式不可避免地导致整个设计过程周期长,以及人力、物力和财力资源的严重浪费。随着设计验的积累,人们将计算技术应用于汽车车架结构性能的分析及设计中。初期的车架结构性能计算是通过将车架简化成单根纵梁,进行弯曲强度校核。这种计算方法至今还在沿用,但它显然满足不了汽车车架结构性能的设计要求。后来提出的车架结构扭转强度计算方法,只能计算纯扭转工况,不能考虑车架的实际工况,并且,计算比较复杂,工作量大,在实际运用中存在着很大的困难。再后来,人们将比较设计的思想应用于车架设计中。这种设计方法是以同一类型的成熟样车为参考来进行车架的设计,目前依然是车架结构初步设计的主要方法。但是,这种方法可能造成车架各处强度不均匀,某些局部强度富裕较大,产生材料浪费等现象。
20世纪60年代以来,由于电子计算机的迅速发展,有限元法在工程上获得了广泛应用。有限元法不需要对所分析的结构进行严格的简化,既可以考虑各种计算要求和条件,也可以计算各种工况,而且计算精度高。有限元法将具有无限个自由度的连续体离散为有限个自由度的单元集合体,使问题简化为适合于数值解法的问题。只要确定了单元的力学特性,就可以按照结构分析的方法求解,使分析过程大为简化,配以计算机就可以解决许多解析法无法解决的复杂工程问题。目前,有限元法已经成为求解数学、物理、力学以及工程问题的一种有效的数值方法。
(2)在国外,从60年代起就开始运用有限元法进行汽车车架结构强度和刚度的计算。1970年美国宇航员将NASTRAN有限元分析程序引入汽车结构分析中,对车架结构进行了静强度有限元分析,减轻了车架的自重,是最早进行车架轻量化的分析。当前,国外各大汽车公司利用有限元软件进行车架结构静态分析、模态分析的技术已非常成熟,其工作重心已转向瞬态响应分析、噪声分析、碰撞分析等领域。特别是随机激励响应分析备受亲睐,主要是因为它可用来进行车辆的强度、刚度、振动舒适性和噪声等方面的分析。
国外将有限元法引入到车架强度计算比较早,而我国大约是在七十年代末才把有限元法应用于车架的结构强度设计分析中。在有限元法对汽车车架结构的分析中,早期多采用梁单元进行结构离散化。分析的初步结果是令人满意的,但由于梁单元本身的缺陷,例如梁单元不能很好的描述结构较为复杂的车架结构,不能很好的反映车架衡量与纵梁接头区域的应力分布,而且它还忽略了扭转时截面的翘曲变形,因此梁单元分析的结果是比较粗糙的。而板壳单元克服了梁单元在车架建模和应力分析时的局限,基本上可以作为一种完全的强度预测手段。近十年来,由于计算机软件和硬件的飞速发展,板壳单元逐渐被应用到汽车车架结构分析中,使分析精度大为提高,有过去的定性或半定量的分析过度到定量阶段。随着计算机软、硬件技术