文档介绍：第 22 卷第 11 期机
械
设
计 V ol. 22
N o. 11
2 0 0 5 年 1 1 月 JO U RN A L O F M ACH IN E D ESIG N No v.
2005
货车车架的有限元分析*
尹辉俊, 韦志林, 沈光烈
( 广西工学院机械系, 广西柳州
545006)
摘要: 以 A nsys 软件为例, 对某新型载重货车的车架进行了有限元分析, 研究采用壳单元离散车架及多点约束
( M P C) 单元模拟铆钉传力建立计算模型的方法, 并将该法应用于实际车架设计中。
关键词: 车架; 有限元分析; 多点约束( M PC)
中图分类号: T P391. 72
文献标识码: A
文章编号: 1001- 2354( 2005) 12- 0026- 03
有限元法是近年来随着计算机的发展而发展起来的适用软件为平台, 以柳州某汽车厂的某种新车车架设计为例进行说
于各种结构分析的一种有效方法, 在很多工程问题中得到了发明。
展和应用。它将设计人员丰富的实践经验与计算机高速精确
的计算完美结合, 极大地提高了设计计算精度, 缩短了产品开 1
M PC 单元和 Shell63 单元简介
发时间。
车架是整个汽车的基体, 是整车性能的关键, 基于有限元
1. 1
M PC 单元简介
法的车架设计, 可以在设计阶段对车架的力学性能进行计算、
M P C( M ultipo int Const raint Elements) 即多点约束, 是用来
分析、预测与模拟, 可以对多种方案进行评估。其基本流程为:
描述 2 个或多个自由度之间的线性关系, 如式( 1) 所示:
根据要求确定车架初步的结构方案; 建立车架几何模型; 建立

R j u j = 0 ( 1)
车架的有限元计算模型; 确定载荷和约束条件; 计算车架的刚 j
度、强度、振动模态等关键性能指标; 将计算结果与设计要求对式中: uj
节点或标量点的任何自由度;
比, 看是否符合要求; 提取设计变量, 进行优化设计。 Rj
用户定义的比例系数。
载重货车的车架多为边梁式[ 1] , 即车架由两根位于两边的 M P C 可以将两个节点之间的相关运动定义为 1 个自由度,
纵梁和若干根横梁组成, 用铆接或焊接方式将纵梁和横梁连接或者是将几个运动平均值定义为 1 个自由度, 可以在结构部件
成坚固的刚性结构。目前采用的车架有限元分析模型, 一般分之间提供铰链或滑动连接, 可以获得作用于结构或结构部件上
为梁单元模型和组合单元模型。梁单元模型是将车架结构简的合力, 可以将 1 个力分配到结构中的几个点, 可以定义节点的
化为由一组梁单元组成的框架结构, 以梁单元的截面特性来反运动分量等。根据这些特点, 可以用 M PC 来模拟铆接或焊接的
映车架的实际结构特性。此法无法详细分析车架应力集中问传力方式, 使车架的计算更精确[2] 。
题, 不能为车架纵、横梁连接方案提供实用帮助。组合单元模 1. 2
Shell63 单元简介
型则将梁单元和板壳单元相结合对车架进行离散处理。在实 Shell63 可以承受平面内荷载和法向荷载。定义单元需要 4
际工程中