基于数值仿真和动静态试验的副车架轻量化

以某混凝土搅拌车副车架为研究对象,介绍一种合理可靠的轻量化设计研究方法,实现了副车架轻量化设计的预期目标。首先,应用Hyperworks软件建立了主副车架的数值仿真模型,对弯扭极限工况下副车架的静载强度进行仿真分析;通过静强度实车试验,验证了数值仿真模型的准确性。然后,根据体积最小化理论,应用Optistruct软件,优化副车架的结构厚度,并提出斜支撑加强板设计的新方案。最后,通过刚度特性的数值仿真,探究了轻量化后主副车架的刚度匹配性;并通过道路动态实车试验,测得副车架轻量化前后的载荷谱;利用Ncode 8.0软件处理,分析了道路载荷谱,结合高周疲劳寿命理论,对比研究了副车架的疲劳寿命。研究结果表明:轻量化方案具有良好的制造工艺继承性;静强度仿真与试验、刚度匹配性分析、动态疲劳试验相联合的研究方法,提升了副车架轻量化过程的科学性;最终使副车架的整体性能得到了改善,并实现减重120kg。     

基于有限元分析的赛车车架结构轻量化设计

通过对某方程式赛车车架结构的有限元分析,来实现赛车车架结构的改进和轻量化设计.利用CATIA软件平台建立某方程式赛车车架三维实体模型,运用CAE分析软件对其进行单元选取和网格划分,建立车架的有限元分析模型,通过对车架静态条件下弯曲工况、扭转工况的分析,找到车架弯曲强度和扭转刚度富裕部位,通过减少管件的使用数量、减薄相对应管材的壁厚、减小直径,达到车架结构优化和轻量化设计目标.     

1t固定式矿车车箱受力变形的有限元分析

针对矿车车箱受力复杂,钢板厚度仅凭经验确定的情况,在受力分析基础上,应用AN-SYS有限元软件,建立1 t固定式矿车车箱数值模型,并分析机车牵引制动碰撞时受力最大车箱的应力及变形情况。结果表明：4、4.5 mm壁厚车箱均能够满足强度和刚度要求;设置加强筋后,4 mm壁厚车箱刚度明显提高;在提高车箱材料的耐磨性和耐蚀性前提下,可以通过减薄壁厚实现车箱轻量化。该研究给出了一种新的矿车车箱受力变形分析方法,为新材料矿车车箱的研制提供了有益参考。     

载货车车架的灵敏度分析及结构优化

文章阐述了基于灵敏度分析的车架轻量化方法.以载货车车架为例建立了有限元模型,取柔度灵敏度与质量灵敏度比值的绝对值较小的横梁和纵梁的板厚为设计变量,对车架进行了轻量化优化设计;优化结果表明,基于灵敏度优化方法是可行的,可推广应用.     

基于ANSYS的某货车边梁式车架轻量化设计

针对车架轻量化设计问题,以货车边梁式车架为对象,开展轻量化设计研究。利用ANSYS有限元分析软件对车架改进前后的强度和刚度进行静态分析,分析结果表明,轻量化设计后车架的强度和刚度均满足设计要求。模态分析结果显示,改进后车架满足动力学特性要求,达到了车架轻量化设计的目的。     

轮式装载机前车架的有限元分析与结构优化

以某ZL50装载机前车架为研究对象,利用Pro/E软件建立三维实体模型,导入ABAQUS软件建立有限元模型.基于载荷-时间历程的动态有限元分析,获得典型工况下的前车架应力分布云图.结果表明:在举升和卸载工况下,局部结构应力峰值过大,应力集中位置较多;在应力集中位置增设加强筋和过渡圆角,并对加强筋板厚度进行优化后,前车架受力状况得到明显改善,应力集中现象得以消除,安全系数提高近200%.     

基层厚度对水泥混凝土路面疲劳应力的影响分析

在水泥混凝土路面中,基层厚度和板厚均对路面的结构设计产生影响.通过分析不同板厚和基层厚度对路面荷载疲劳应力、温度疲劳应力的影响,认为通过加强基层来减薄路面板厚度是不经济的,合理的基层厚度应根据设置基层的目的与要求,通过经济比较确定.     

某轿车副车架轻量化设计

以制动工况为例,对副车架初始设计进行结构强度计算和模态分析,然后利用ANSYS对副车架进行尺寸优化,在强度允许范围内,减小副车架零件厚度,达到减轻副车架质量的目的,最后对优化后的副车架强度和模态频率进行验证。结果表明,副车架总质量减轻9.5%,说明该轻量化方法是可行的,为今后的副车架设计及改进工作提供参考。     

节能赛车车架的设计及其CAE分析优化

为优化节能竞技赛车的车架,利用PRO/E三维软件建模,并使用其自带的分析软件Mechanical对铝合金车架进行有限元分析,得到了车架危险截面和危险点,为优化阶段的新模型简化提供了依据。利用Workbench进行优化建模,分析了某节能车车架在典型工况下的刚度与强度水平,并在此基础上对车架进行了截面尺寸优化,使车架的局部变形与应力集中得到明显改善,车架质量从8.61 kg又化成7.15 kg,减重16.96%,实现了车架设计的轻量化。     

全地形车车架结构灵敏度分析及轻量化设计

为了快速有效地降低某全地形车生产成本,利用有限元前处理软件HyperMesh建立了某全地形车车架结构的有限元模型,运用Optistruct求解器计算其自由模态并与已有的试验结果进行对比,验证了该模型的正确性。通过Optistruct分析车架在多种工况下的应力分布和变形情况,计算其疲劳寿命并进行灵敏度分析,提出该车架结构轻量化方案,并分析优化后车架结构强度及疲劳寿命,证明了此轻量化方案具有一定的有效性。轻量化车架结构减轻了6.606 3kg,表明通过灵敏度分析能够提高结构优化效率以及轻量化效果。     

基于拓扑优化的复合材料汽车座椅骨架设计

为满足汽车座椅轻量化和安全性的需求,综合采用轻量化材料和结构拓扑优化设计技术,提出了一种碳纤维复合材料乘用车座椅设计方法.新型座椅骨架由碳纤维层合板外壳和短切碳纤维加强筋两部分组成.首先,为提高座椅结构刚度和稳定性,利用结构拓扑优化技术在碳纤维层合板外壳区域内布置合理的加强筋,然后,通过优化碳纤维层合板外壳,提高结构整体刚度,降低骨架质量.结果表明,与参考钢制骨架相比,新型座椅骨架不仅整体刚度得到大幅提升,而且质量减少了30.72%,有显著的轻量化效果.     

Dynamic Analysis and Optimization of a Solar Car Using FE Method

As we all know, the design of solar car focuses on lightweight in order to reduce the energy expenditure. However, the lightweight can induce large vibration, particularly in lower frequencies. The vibration not only influences the riding comfort but also cause the fatigue breakage. So the dynamic performance of the solar car must also be taken into account. In this paper, the finite element model of a solar car frame is built, and the modal analysis is also performed. Afterwards,the frequency responses of the frame are analyzed under harmonic load. Finally, some modification is performed on this frame by structure optimization procedure.     

强度、刚度与模态约束下的FSC赛车车架轻量化

研究了在满足频率、强度、刚度约束的前提下,通过尺寸优化实现中国大学生方程式大赛(FSC)赛车车架的轻量化设计.首先,根据FSC规则要求建立车架的有限元模型.其次,设置5种静态特性分析工况、5个重要部位的刚度分析工况与前六阶自由模态分析工况对车架结构进行性能分析,构建以质量响应最小为优化目标,以材料的许用应力、重要部位的许用刚度和发动机的激振频率为约束条件,以车架管厚为设计变量的尺寸优化模型.最后,通过序列线性规划对非线性优化模型进行近似求解,取得了良好的轻量化效果:FSC赛车车架降重5.34kg,减重15.7%.     

折叠电动车主折叠机架的轻量化设计

以折叠电动车主折叠机架为对象,利用有限元对其进行轻量化设计.运用Solid Works建立主折叠机架的简化三维模型,导入到ANSYS Workbench中进行静力学分析,并利用拓扑优化和尺寸优化的方法对主折叠机架连杆进行轻量化设计.结果表明:原始折叠电动车主折叠机架在3种工况下有可优化的空间,进行拓扑优化后主折叠机架由10.97 kg变为10.48 kg,减轻了4.47%;对拓扑优化后的结构进行力学分析,发现主折叠机架还有进一步优化的空间.在拓扑优化的基础上,通过尺寸优化的方法对主折叠机架的槽型折弯件的截面尺寸进行轻量化设计,其质量变为8.72 kg,两次优化主折叠机架共减轻了20.51%,轻量化效果明显.     

基于ABAQUS的保险杠低速碰撞的仿真研究

以某轿车为例,利用三维建模软件CATIA建立保险杠系统及碰撞器的三维仿真模型,HYPERMESH作前处理软件、有限元分析软件ABAQUS作求解器,根据欧洲的ECE-R42法规要求对轿车前保险杠进行正面低速碰撞仿真分析,得到了整个碰撞过程中保险杠系统的变形过程及应力分布情况.并对模拟结果进行了分析,总结了建立仿真模型的经验.对深入研究保险杠及整车碰撞仿真具有重要的参考价值.     

轿车车身强度及刚度有限元分析

为了便于修改和调整轿车整车的有限元模型,提高有限元模型生成速度,对轿车车身和车架的强度和刚度进行有限元分析。应用参数化曲面造型技术、参数化变量技术实现整车的映射网格自动剖分,应用薄壳单元和厚壳单元模拟车身和车架,建立了全板壳单元轿车车身骨架有限元计算模型。采用映射网格单元来分析计算,优化处理存储数据,使得车身、车架变形和应力分布的分析计算速度更快、精度更高,并且获得更好的分析结果。在弯曲、扭转工况下对轿车车身进行强度、刚度分析,计算出变形和应力最大部位,并依据最大应力区,提出改进方案,降低了最大应力。     

基于材料匹配的汽车保险杠多目标优化

汽车前保险杠在RCAR正面40%低速碰撞中及与行人下肢碰撞中起着吸能与缓冲的作用,汽车保险杠的刚度对于满足RCAR等级评价及行人下肢保护两种性能都有很大的影响.综合考虑行人下肢保护法规与RCAR的要求,以材料为变量进行正交试验设计,分别采用响应面法和综合平衡法对汽车保险杠进行多目标优化.研究结果表明,响应面法能够很好地表征材料屈服强度与各个目标值之间的关系,综合平衡法能更好地解决离散的、变量少、水平数少的多目标优化问题.经优化后,汽车保险杠的整体性能得到了提高.     

基于多目标的汽车前端框架拓扑优化

针对汽车前端框架的结构和工况特点,建立基于Hyperworks的有限元模型,运用带权重的折衷规划法定义综合目标函数来进行多目标拓扑优化,通过灰色关联法和层次分析法分别计算静态多工况下柔度的权重以及动态低阶频率的权重。结果表明：优化后的汽车前端框架最大变形、最大应力分别降低了21.67%、34.39%;第一阶模态提高了10.56%;质量从3.55kg降低到3.32kg减轻了7%。采用多目标拓扑优化后的汽车前端框架不仅有效提高刚度、强度和固有频率性能基础,还能促进汽车前端轻量化水平的提升。     

纯电动汽车车身多目标拓扑优化设计

为解决纯电动汽车车身设计中仍沿用传统车身,未同时考虑碰撞相容性和正面碰撞安全性的问题,基于混合元胞自动机拓扑优化方法,以在约束条件下吸收碰撞能量最大化为优化目标,对车身结构进行多工况概念设计,从而确定出合理的电动汽车车身布局,设计出了一种满足正面碰撞安全性与碰撞相容性的车身头部结构.结合拓扑优化结果进行有限元模型验证与厚度分析,结果表明:2~3mm的汽车头部厚度可在满足正面碰撞安全性条件下平衡碰撞过程中车体结构的纵向错位,保证碰撞力的均匀分布,实现车身轻量化.