輕卡車(chē)身模態(tài)分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、本文闡述了車(chē)身的模態(tài)分析、車(chē)身輕量化、DOE分析方法以及拓?fù)鋬?yōu)化方法的應(yīng)用和研究的最新進(jìn)展。建立了輕卡車(chē)身結(jié)構(gòu)的有限元模型，運(yùn)用有限元方法對(duì)輕卡車(chē)身進(jìn)行模態(tài)和剛度計(jì)算，以解決輕卡車(chē)身存在的振動(dòng)、剛度問(wèn)題和車(chē)身的輕量化為目標(biāo)，首次在車(chē)身板厚參數(shù)的優(yōu)化過(guò)程中引入DOE分析方法，采用DOE分析和拓?fù)鋬?yōu)化相結(jié)合的方式對(duì)車(chē)身進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。最終得到了可行的車(chē)身優(yōu)化方案。本文所做的主要工作有以下幾個(gè)方面： (1)建立輕卡車(chē)身的有限元模型。以輕

2、卡車(chē)身的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)建立了車(chē)身的計(jì)算模型，提出了建立車(chē)身模型的要求和原則，分析了建模過(guò)程中要注意的問(wèn)題：包括CAD建模中結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，CAE建模中幾何模型的整理、單元的選取、焊點(diǎn)的處理，并對(duì)模型質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析。為同類(lèi)車(chē)型的建模工作提供了依據(jù)。 (2)車(chē)身的模態(tài)和剛度分析。運(yùn)用有限元方法計(jì)算輕卡車(chē)身的自然模態(tài)和剛度情況。通過(guò)模態(tài)分析發(fā)現(xiàn)車(chē)身的第一階模態(tài)頻率和汽車(chē)怠速工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的激振頻率很接近容易產(chǎn)生車(chē)身共振；通過(guò)剛度分析發(fā)現(xiàn)

3、車(chē)身在扭轉(zhuǎn)工況下剛度不足，車(chē)窗窗框變形較大。通過(guò)分析找出了導(dǎo)致該型輕卡在怠速工況時(shí)車(chē)身共振和扭曲道路試驗(yàn)時(shí)前風(fēng)窗開(kāi)裂的原因，為車(chē)身的優(yōu)化工作提供了目標(biāo)和方向。 (3)車(chē)身板厚的DOE分析及改進(jìn)設(shè)計(jì)。根據(jù)車(chē)身模態(tài)和剛度分析的結(jié)果，把車(chē)身的板厚作為優(yōu)化參數(shù)，以提高車(chē)身的第一階模態(tài)頻率和減輕車(chē)身重量為優(yōu)化目標(biāo)，首次引入DOE分析方法找出車(chē)身主要覆蓋件的最佳板厚組合并提出改進(jìn)方案，通過(guò)對(duì)改進(jìn)方案的分析計(jì)算輕卡車(chē)身的模態(tài)頻率提高了16％，

4、質(zhì)量減輕了8Kg，驗(yàn)證了DOE分析方法的可行性。 (4)車(chē)身結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化。通過(guò)DOE分析方法對(duì)板厚參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，又建立了車(chē)身的拓?fù)鋬?yōu)化模型對(duì)車(chē)身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行形狀優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化得到的拓?fù)湫螤钐岢隽嗽陧斏w和后圍覆蓋件沖壓“X”型加強(qiáng)筋的方案。 通過(guò)上述工作成功地解決了輕卡車(chē)身存在的振動(dòng)和剛度問(wèn)題，相信隨著車(chē)身改進(jìn)設(shè)計(jì)研究的不斷深入，試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)研究手段的發(fā)展，DOE分析與拓?fù)鋬?yōu)化相結(jié)合的方法在車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究中將發(fā)揮更大