CAE分析是現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)

[15]。相關(guān)節(jié)點(diǎn)和獨(dú)立節(jié)點(diǎn)之間保持剛性連接，所以單元的每個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)是相關(guān)連的。剛性單元節(jié)點(diǎn)也具有六個(gè)自由度，可以承受節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)力矩，可以輸出單元上的位移、反作用力和約束力。但是單元是沒(méi)有質(zhì)量的，所以在單元上不能施加慣性力。4.2.7螺栓的模擬螺栓的模擬連接分為兩種，一種是通過(guò)剛性單元將螺栓孔的兩端邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，并通過(guò)自動(dòng)計(jì)算獨(dú)立節(jié)點(diǎn)完成對(duì)螺栓的模擬；另外一種是直接使用BoltConnectors進(jìn)行螺栓的模擬連接。本課題采用的是彈性襯套，擬采用直接利用約束命令進(jìn)行約束。4.2.8焊縫的模擬由于本設(shè)計(jì)采用的是沖壓焊接的方式，各個(gè)部件是通過(guò)焊接的方式連接在一起，所以我們需要根據(jù)分析方向的不同對(duì)前副車架的連接關(guān)系進(jìn)行不同的模擬。在對(duì)前副車架的分析中，本課題將焊點(diǎn)全部簡(jiǎn)化為一維剛性單元，采用RBE2單元或者是相近節(jié)點(diǎn)的拉合。剛性單元包括兩個(gè)到數(shù)十個(gè)節(jié)點(diǎn)，第一個(gè)結(jié)點(diǎn)是獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，其余節(jié)點(diǎn)為相關(guān)節(jié)點(diǎn)[16]。相關(guān)節(jié)點(diǎn)和獨(dú)立節(jié)點(diǎn)之間保持剛性連接，所以單元的每個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)是相關(guān)連的。剛性單元節(jié)點(diǎn)也具有六個(gè)自由度，可以承受節(jié)點(diǎn)力和節(jié)點(diǎn)力矩，可以輸出單元上的位移、反作用力和約束力。但是單元是沒(méi)有質(zhì)量的，所以在單元上不能施加慣性力。4.2.9薄壁部件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化在本課題調(diào)研的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在主流設(shè)計(jì)的副車架大多數(shù)是以鋼板結(jié)構(gòu)為主要的結(jié)構(gòu)。并且選用板材厚度為1-3mm，屬于薄壁件。同時(shí)，本課題增加的增加的加強(qiáng)板也包括如下，各構(gòu)件的厚度如下：前副車架各部件名稱厚度(mm)前副車架各部件名稱厚度（mm）下擺臂加強(qiáng)版加強(qiáng)板4mm前橫梁中部加強(qiáng)版4mm左右車架連接點(diǎn)4mm前橫梁兩側(cè)加強(qiáng)版4mm表4-1副車架部分結(jié)構(gòu)件厚度4.3本章小結(jié)本章簡(jiǎn)單的介紹了HyperMesh，通過(guò)HyperMesh進(jìn)行前副車架有限元模型的建立的基本步驟和分析的基本過(guò)程。我們?cè)谔幚砥鱝baqus和natrans求解器中得到了我們所需要的分析結(jié)果，即得到了有限元分析的結(jié)構(gòu)應(yīng)力圖。為我們的優(yōu)化提出了依據(jù)，最終才能提出和確定優(yōu)化方案。

5有限元分析結(jié)果及優(yōu)化5.1有限元分析結(jié)果5.1.1強(qiáng)度分析應(yīng)力圖在本次有限元分析中，進(jìn)行了三種工況的模擬：分別是向后制動(dòng)、單側(cè)深坑和極限轉(zhuǎn)向三種工況下進(jìn)行有限元分析。圖5-1向后制動(dòng)強(qiáng)度應(yīng)力分布圖圖5-2單側(cè)深坑應(yīng)力分布圖圖5-3極限轉(zhuǎn)向應(yīng)力分布圖5.1.2剛度分析應(yīng)力圖在本次進(jìn)行的剛度分析過(guò)程中，也同樣使用了強(qiáng)度分析的三種工況。圖5-4向后制動(dòng)最大位移應(yīng)力圖圖5-5單側(cè)深坑最大位移分布圖圖5-6極限轉(zhuǎn)向最大位移分布圖5.2優(yōu)化方案5.2.1優(yōu)化思路利用了abaqus和nastran進(jìn)行了有限元分析后，針對(duì)薄弱的結(jié)構(gòu)，本課題進(jìn)行了再次優(yōu)化的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)優(yōu)化思路步驟如下：1）根據(jù)應(yīng)力分布結(jié)構(gòu)圖，找出結(jié)構(gòu)標(biāo)紅的地方。2）對(duì)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行梳理，針對(duì)每次工況相同的地方，進(jìn)行協(xié)調(diào)，對(duì)薄弱的地方做統(tǒng)一處理。3）在薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行加強(qiáng)處理，比如在中部增加橫梁，還有就是在橫向穩(wěn)定桿之間增加加強(qiáng)梁或加強(qiáng)材料等。對(duì)上擺臂板由原來(lái)的3mm增加到4mm，進(jìn)行增厚處理。現(xiàn)在將優(yōu)化結(jié)果圖表示如下。圖5-7前副車架結(jié)構(gòu)優(yōu)5.2.2優(yōu)化的再次分析在進(jìn)行加強(qiáng)后，本課題進(jìn)行了再次有限元分析，由于本課題焊縫采取的是剛性連接，在分析過(guò)程中剛性連接點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中導(dǎo)致應(yīng)力圖剛性連接處出現(xiàn)標(biāo)紅，實(shí)際情況中往往焊縫的厚度要高于各個(gè)母材的厚度，所以本課題有限元分析不予考慮。在進(jìn)行了再次的有限元分析后，應(yīng)力集中點(diǎn)得到了改善。圖示如下：在向后制動(dòng)的情況中：在極限轉(zhuǎn)向優(yōu)化結(jié)果應(yīng)力分布圖可知道，在增加了加強(qiáng)板后，兩橫梁應(yīng)力集中的地方應(yīng)力集中減少，并且應(yīng)力分布顏色分布區(qū)域在允許的強(qiáng)度顏色范圍下（顏色標(biāo)紅處為剛性連接，不予考慮）。圖5-8極限轉(zhuǎn)向優(yōu)化應(yīng)力圖在單側(cè)深坑的情況中：本次課題在在進(jìn)行初步有限元分析時(shí)是左側(cè)深坑，考慮到實(shí)際情況，在優(yōu)化后的有限元分析本課題考慮在右側(cè)施加相同的單側(cè)深坑工況。以更加符合實(shí)際情況。又優(yōu)化分析結(jié)果應(yīng)力分布圖可知。原先下擺臂附近應(yīng)力集中點(diǎn)應(yīng)力減小，滿足了設(shè)計(jì)的設(shè)用要求。圖5-9單側(cè)深坑優(yōu)化應(yīng)力圖在極限轉(zhuǎn)向情況中：極限轉(zhuǎn)向應(yīng)力圖中，由于襯套是多從節(jié)點(diǎn)連接一個(gè)副車架主節(jié)點(diǎn)，由于reb2的屬性，會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中點(diǎn)，在不考慮次情況下，滿足強(qiáng)度要求。圖5-10極限轉(zhuǎn)向優(yōu)化應(yīng)力圖進(jìn)行了強(qiáng)度有限元的再次分析，需要進(jìn)行強(qiáng)度NASTRAN的求解器求解，經(jīng)過(guò)NASTRAN的初步分析，發(fā)現(xiàn)最大位移發(fā)生在向后制動(dòng)的情況中。最大位移為4.645mm，向后制動(dòng)和單側(cè)深坑發(fā)生最大位移處都為下擺臂后點(diǎn)，且最大位移小于向后制動(dòng)位移。所以只要極限轉(zhuǎn)向滿足要求剛度要求，副車架滿足使用要求。位移圖如下，最大位移為1.7mm。圖5-11優(yōu)化位移分布圖5.3本章小結(jié)利用分析軟件，本課題進(jìn)行了對(duì)前副車架強(qiáng)度和剛度的有限元分析，在應(yīng)力圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化后的應(yīng)力得到了極大的改善。達(dá)到了本課題的目的。

6總結(jié)與展望本文采用鋼作為前副車架的材料進(jìn)行設(shè)計(jì)和有步驟計(jì)劃得進(jìn)行了有限元分析。在設(shè)計(jì)了前副車架后，利用Hypermash的分析對(duì)前副架得強(qiáng)度和剛度進(jìn)行了分析，通過(guò)提出優(yōu)化方案，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。本課題完成的工作簡(jiǎn)單總結(jié)如下：1）從剛開(kāi)始接觸課題的一知半解，慢慢調(diào)研和查找資料學(xué)習(xí)前副車架知識(shí)，從而確定了前副車架設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)參數(shù)。為我們的設(shè)計(jì)提供了很必要的依據(jù)，不是盲目設(shè)計(jì)，因此本課題可以建立了三維模型。2）研究了強(qiáng)度理論的適用性和有限元方法的基本原理，為全文奠定了理論基礎(chǔ)。3）在接觸課題之后，需要對(duì)軟件hypermesh進(jìn)行學(xué)習(xí)，在這個(gè)這個(gè)枯燥的過(guò)程中一步一一的學(xué)習(xí)，使我掌握了分析的技巧，不再是一知半解。在分析的過(guò)程中用hypermesh簡(jiǎn)化前副車架、網(wǎng)格的三維模型荷載和約束，完成前副車架的有限元分析。4）在進(jìn)行了求解器求解之后，本課題得到了應(yīng)力分布圖，而后根據(jù)應(yīng)力分布圖的顯示的薄弱環(huán)節(jié)，本課題提出了優(yōu)化的方案。本課題只是做了副車架設(shè)計(jì)過(guò)程和分析過(guò)程中的一小部分后面還有很多要研究的階段。由于研究和論文完成時(shí)間的限制，本課題僅初步完成了緊湊型乘用車鋼前副車架的設(shè)計(jì)。為了實(shí)現(xiàn)本課題設(shè)計(jì)的前副車架的應(yīng)用，需要很多大量的工作，如配合精度等，否則需要大量的工作來(lái)研究和優(yōu)化鋼材的沖壓和制造工藝。同時(shí)，由于鋼本身的性能，它不僅質(zhì)量好，而且容易腐蝕。如何保證鋼前副車架的使用壽命能達(dá)到15年的強(qiáng)制報(bào)廢年限，涂裝工藝的選擇的處理等。綜上所述，本課題在前副車架進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)和有限元的初步探索，研究和優(yōu)化了前副車架的結(jié)構(gòu)方案，為往后的設(shè)計(jì)提供了初步的思考。也希望在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上通過(guò)有限元分析和論證對(duì)前副車架的結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行優(yōu)化得到一個(gè)更好的前副車架設(shè)計(jì)方案。

致謝從剛步入大學(xué)的無(wú)知少年，到四年后專業(yè)知識(shí)在心底根深地固，最先應(yīng)該感謝專業(yè)老師在四年的時(shí)間里對(duì)我們學(xué)習(xí)、生活上的無(wú)私幫助，是您們的關(guān)心和幫助，我才能茁壯的成長(zhǎng)。沒(méi)有荒廢時(shí)光，走入歧途。再次，在為其六個(gè)月的畢業(yè)實(shí)習(xí)里，自己經(jīng)驗(yàn)的匱乏，有許多考慮不周的地方。如果沒(méi)有導(dǎo)師廖抒華的講解，教我如何調(diào)研，如何運(yùn)用學(xué)校的資源，如何在圖書館上查找查找相關(guān)參數(shù)，我不可能按期完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。本次論文選題的修改與確定再到完成，老師花費(fèi)了大量的時(shí)間，。導(dǎo)師以淵博的專業(yè)我知道老師帶了很多的畢業(yè)生，仍然認(rèn)真負(fù)責(zé)的帶領(lǐng)我做畢業(yè)設(shè)計(jì)，老師謹(jǐn)慎的治學(xué)態(tài)度，孜孜不倦的教書育人，還有開(kāi)朗豁達(dá)人生那微笑的面孔，積極樂(lè)觀的生活態(tài)度深深的影響我，在此我要向廖抒華老師表示最真摯的感謝和最真摯的敬意，謝謝您在畢業(yè)設(shè)計(jì)路上對(duì)我辛苦的付出，謝謝您！同時(shí)，很榮幸能有機(jī)會(huì)在企業(yè)學(xué)習(xí)，在這兩個(gè)月的企業(yè)學(xué)習(xí)里，我得到了非常多寶貴的課設(shè)經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。我知道，離不開(kāi)余工程師在我學(xué)習(xí)有限元軟件Hypermash軟件時(shí)的耐心指導(dǎo)和無(wú)私的幫助，解答了我的各種疑惑。讓我少走了許多的彎路。如果不是工程師的無(wú)私幫助。我在有限元軟件學(xué)習(xí)的路上不知道還要摸索多久。謝謝企業(yè)能給我這次實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)，感謝師傅們的辛苦付出。最后，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，也離不開(kāi)同學(xué)的的幫助。特別是天元同學(xué)對(duì)我在數(shù)模上的指導(dǎo)和有限元分析上的幫助。感謝從小學(xué)到大學(xué)的路上，遇到的的關(guān)心、支持和幫助過(guò)我的老師們、同學(xué)們、和朋友，是你們，讓我的讀書生涯充滿歡聲與笑語(yǔ)！

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