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基于有限元的某承载式客车车身结构静态特性分析摘要：在调研国内外相关研究的基础上，结合全承载式客车的特点，建立了某型客车车身骨架有限元模型，并进行实验验证，运用验证的模型分析静态工况下客车车身骨架的强度及刚度特性。
关键词：车身骨架有限元强度分析刚度分析中图分类号：u463 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2012）09（a）-0108-01客车车身结构设计的主要任务是确保车体具备一定的刚度、强度和相应动态性能以满足实际使用的需求[1]。
本文运用有限元法，采用ansys软件建立了某承载式客车车身骨架有限元模型，通过实车静态应变测试验证了模型的精确性。
最后，运用所建立的模型分析该型客车在整车装配条件下各部件、总成的应力分布及车身变形情况[2]。
1 有限元模型的建立1.1 模型的简化有限元分析过程中，几何模型在尽可能如实反映整车结构主要力学特征的基础上应对模型进行适当简化[3]以提高分析的效率，忽略某些对整车应力分布和变形影响较小的小尺寸结构，如：小孔、开口、翻边等；忽略车身蒙皮的影响；将空间曲梁简化为直梁并建立等效的悬架系统。
1.2 几何模型的生成将车身ug模型导入ansys软件中，生成三维几何模型。
1.3 材料属性的确定该型客车的车身骨架采用的是16mn，16mn的材料参数如表1所示，材料参数的单位均已经换算为单位制kg-mm-s。
1.4 载荷处理汽车在行驶过程中是受交变载荷作用的，当动载荷较小时，只需进行静态分析。
此时，发动机、车窗玻璃、乘客质量可按集中载荷加载到相应的支撑结点上；行李舱内放置的行李及顶盖上的空调可按均匀加载方式，均匀分布到车身骨架对应的梁单元上。
2 静态电测实验及有限元模型验证对加载后的模型进行求解计算，选取模型中应力较大的地方并根据实际经验确定布点方案，布置70个测点。
对实车进行静态电测试验，静态试验所测得的值和模型有限元分析结果通过对比，80%多的测点理论计算值与试验结果相对误差都在允许范围内。
浅谈客车车架静态计算和分析针对四种典型工况，对客车整体车架进行强度和刚度分析计算，进而又对整车的扭转刚度和开口变形进行了分析，对车架各部分的承载和应力分布情况有了深入的了解，为下面的改进设计奠定了基础。
标签：工况载荷边界条件扭转刚度一、工况的选择静态过程中的载荷分布为空载和满载。
客车在运行时就其载荷性质而言，车架所受的主要载荷为弯曲、扭转、侧向载荷和纵向载荷等几种。
弯曲载荷主要产生于乘员、货物、自身质量、设备质量。
扭转载荷产生于路面不平度对车身造成的非对称支撑。
这两种载荷情况也直接关系到车架的结构强度，整车强度分析分为以下九种工况：①垂直载荷；②左转弯；③右转弯；④弯扭；⑤紧急制动；⑥起步；⑦发动机最大扭矩；⑧左转弯+制动；⑨右转弯+制动。
部分工况如：扭转，发动机最大扭矩，起步，左（右）转弯+制动等工况经过应力仿真分析发现这些工况下出现的应力较大部位（危险区域）基本上已经被水平弯曲工况，极限扭转工况，急速转弯工况，紧急制动工况所覆盖。
所以，本文主要针对水平弯曲、极限扭转、急速转弯、紧急制动工况四个典型工况进行了有限元仿真计算来分析车身结构强度和刚度，为进一步进行优化设计提供参考依据。
车身车架水平弯曲工况计算1. 载荷与边界条件水平弯曲工况下，客车车架承受的载荷主要是由乘客、驾驶员、车身、动力总成、备用轮胎、电瓶、油箱、司机座椅、行李箱、贮气筒等的质量在重力加速度作用下而产生的。
本文按照公式R= Ko× FZ来设计弯曲载荷R ，其中：K0为载荷系数，选取K0= 2.5 ，FZ为弯曲载荷，包括乘员、驾驶员、座椅自重、设备重量，其中重力加速度取9.8 /m s2，乘员取65kg / 人，其它设备按实际重量。
水平弯曲工况下，其边界条件为：约束前后轮装配位置处节点的三个平动自由度UX，UY，UZ 及三个转动自由度ROTX，ROTY，ROTZ。
2.刚度分析由于客车后悬较大，最大变形产生在车架后部，大小为6.817mm，计算结果的总体趋势与客车实际情况吻合。
客车车身有限元建模与静动态特性分析的开题报告一、题目客车车身有限元建模与静动态特性分析二、研究背景随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对公共交通工具的需求也不断增加。
客车作为一种重要的公共交通工具，在运输领域中发挥着重要的作用。
客车车身是客车的重要组成部分，其结构设计和性能对于提高客车的运行效率和舒适性具有重要意义。
因此，对客车车身的有限元建模和静动态特性分析具有重要的研究意义。
三、研究目的本研究旨在对客车车身进行有限元建模和静动态特性分析，其具体研究目的如下：1. 建立客车车身的有限元模型，分析其结构特点和受力情况。
2. 对客车车身进行静态特性分析，包括应力、应变、变形等方面。
3. 对客车车身进行动态特性分析，包括共振频率、阻尼比、振动模态等方面。
4. 根据分析结果提出优化建议，以提高客车车身的结构和性能。
四、研究内容和方法1.建立客车车身的有限元模型，将各个部件合理地进行建模和组装，其中包括主要的结构组件：前稳定杠、前弹簧、车架前横梁、车身、车架后横梁、后弹簧、后稳定杠等。
2.载荷计算和静态分析，包括应力、应变、位移等的计算和分析，确定主要受力部位和结构疲劳寿命。
3.动态分析，包括求解客车车身振动系统的共振频率、阻尼比和振动模态，探究客车车身在运行中的动态性能。
4.优化建议，根据有限元分析结果提出改进的设计建议，以提高客车车身的结构和性能。
五、预期结果通过对客车车身的有限元建模和静动态特性分析，预期可以得到以下结果：1. 客车车身的结构组成和受力情况的清晰、准确的认识。
2. 客车车身在静态和动态方面的特性分析结果。
3. 针对客车车身的缺陷，提出优化建议以改进其结构和性能。
六、研究意义1. 有限元模型的建立和分析可以为客车车身的设计和制造提供重要参考。
2. 静动态特性的分析结果可以检验客车车身的可靠性和安全性。
3. 优化建议的提出可以改进客车车身的结构和性能，提高其性价比和市场竞争力。
七、研究进度安排1. 完成对客车车身的有限元建模和静态分析，确定主要受力部位和结构疲劳寿命。
客车车架结构有限元分析作者：张俊文和平来源：《科技资讯》2012年第29期摘要：客车车架是客车上非常重要的承载部件，车客车受到的各类载荷最终都作用在车架上，因此，车架的结构好坏可以直接影响整车的性能。
本研究以某种客车车架为研究对象，运用有限元分析软件ANSYS对客车车架的结构进行三维建模、对车架的静态特性进行了分析研究，最后得到车架的变形情况和应力分布，同时提出了几种车架结构上的改进方案。
关键词：车架有限元静力学分析 ANSYS中图分类号：U463 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）10（b）-0082-01伴随着计算机技术的发展，有限单元法越来越成为一种重要的工程计算方法。
当前在工程研究和设计领域得到了相当广泛的运用，再加上原理算法的优越性，有限元法在车辆、船舶、飞机、等机械工程领域都得到了极为广泛的应用。
我们把有限元法作为一种先进的设计手段运用再车架设计上，通过有限元计算，可以寻找出原始设计中存在的一些问题，为今后的车架改进设计提供重要的参考依据。
因此，运用有限单元法对客车车架分析静力学情况并进行优化设计对指导车架设计工作有着重要的意义。
1 建立客车车架有限元模型分析对象我们选定为某型号客车车架，其纵梁间宽为700 mm，长11000 mm，牛腿长度700 mm，最高车速为90 km/h，车架簧上重量包括发动机1100 kg，离合器加变速器280 kg，水箱70 kg，备胎90 kg，蓄电池150 kg，油箱250 kg，方向机50 kg，3个储气筒50 kg，空气过滤器20 kg，乘客每人按65 kg计算，共60人，平均分布到横梁、纵梁和牛腿上，加载等效压强。
我们通过对客车车架结构的分析可知，车架大部分是薄板和薄壁结构，所以有限元模型可选用beam单元或者shell单元。
但是因为beam单元不能有效的反映车架纵梁与横梁连接处应力变化的情况，故而我们选用shell单元完成建模。
轻型客车车身有限元建模与静动态特性分析的开题报告一、课题背景：近年来，轻型客车成为了日常生活中最常见的交通工具之一。
由于轻型客车的使用量极大，因此对其安全性、行驶舒适性等方面的研究越来越受到关注。
在此背景下，对轻型客车车身进行有限元建模并分析其静、动态特性具有重要意义。
二、研究意义和目的：轻型客车车身是其结构中最重要的部分之一，对车辆的稳定性和通过性能有着重要影响。
基于此，本研究旨在通过建立轻型客车车身的有限元模型，对其静、动态特性进行分析，以期为车辆工程师的设计和改进提供理论基础。
三、研究内容和方法：1. 轻型客车车身有限元建模通过对轻型客车的结构、材料、负载条件等进行分析，建立具有实用性的复杂有限元模型，模型考虑车身的各种方向的载荷、边界条件和约束条件。
2. 静态力学特性分析对建立的有限元模型进行静力学分析，包括应力、应变等静力学参数的预测和分析，根据分析结果对车身结构进行优化设计。
3. 动态特性分析对有限元模型进行动力学分析，分析车身的自然频率、振幅、加速度等动力学参数，并预测其在不同路面条件下的动态特性。
四、预期成果：1. 建立实用的轻型客车车身有限元模型；2. 分析轻型客车车身的静、动态特性；3. 提供轻型客车车身设计和改进方面的理论指导。
五、研究难点：1. 车身多材料、多工况的有限元建模；2. 车身静、动态特性的计算精度控制；3. 车身优化设计。
六、研究计划：第一年：1. 收集轻型客车车身的相关数据和材料信息，制定有限元建模计划；2. 完成建立车身有限元模型，并进行验证；3. 开始进行车身的静态分析。
第二年：1. 完善车身有限元模型，优化模型设计；2. 完成车身的动态分析，并初步分析其在不同路面条件下的动态特性；3. 分析模型误差，并进行模型精度控制。
第三年：1. 在第二年的基础上，进一步完善模型设计和分析；2. 论文撰写和论文答辩。
七、参考文献：1. 胡鹏程. 基于有限元分析的轻型客车车身优化设计[D]. 南昌大学, 2018.2. 张亮, 王颖, 郑礼顺,等. 轻型客车车身优化设计方法研究[J]. 车用发动机, 2018, (9): 46-50.3. 郭博士, 张宇浩, 赵伟. 基于有限元分析的轻型客车车身刚度优化研究[J]. 机械设计与制造, 2019, 38(1): 142-144.。
图1 车架有限元加载图2 车架的静态分析2.1 纯弯曲静力分析满载弯曲工况下，车架承受的载荷是最大的，这种工况下车架所受的应力和变形都相对较大。
如图2有限元模型图可知，最大应力值为199.87 MPa, 远小于车架的屈服强度，发生在车架前后车轮约束的位置。
最大变形量19.820 mm，发生在车架的后横梁上，此处缺少好的刚度支撑，变形较大，但仍符合刚度要求，此工况下车架安全。
2.2 紧急制动静力分析满载情况下车架可能受到较大的应力和变形，在此情况下紧急制动，车架的受力会更加复杂。
由图知，紧急制动情况下最大应力值为200.41 MPa，在吊耳与图2 满载弯曲工况下的应力图图4 紧急制动工况应力图图6 车架纯弯曲分析 图7 分析应力图 图8 分析形变图图3 满载弯曲工况下的形变图 图5 紧急制动工况形变图车架相接的位置，大于简单的满载弯曲工况。
最大变形量为19.800 mm，出现在车架的后横梁上，与满载弯曲工况相差不大，变形幅度较小，在合理范围之内，此工况下车架安全。
从分析结果来看，最大应力为200.41 MPa，未超过安全系数为1.5时的最大应力值233.00 MPa；车架有轻微变形，但符合刚度要求，车架变形的最大位移为19.800 mm。
综上所述，该车架结构满足刚度和强度要求，且有很大的轻量化空间，可进行轻量化设计。
3 车架轻量化设计3.1 车架尺寸优化先用车架的主纵梁进行优化设计。
取主纵梁的厚度和宽 4 结束语本文对运用ANSYS 对车架结构有限元模型进行了分析研究，分析纯弯曲工况和紧急制动工况下的强度和刚度特性。
掌握了车架结构特性，各个部分受力和变形的特点，并进行了车架的优化设计。
车架质量由6 970 kg 减少为6 290 kg，。
汽车底盘车架设计的静态与动态分析汽车底盘车架是整车结构的基础，它承受着车辆整体重量及各种力和扭矩。
因此，在汽车底盘车架设计过程中，静态和动态分析是必不可少的步骤。
静态分析是指在车身静止的情况下，对底盘车架进行受力分析。
首先，我们需要确定车辆的载荷条件，包括车身质量、乘客数量、行李负荷等。
然后，根据这些载荷条件和设计要求，计算车架在静态状态下的应力和变形情况。
在进行静态分析时，需要考虑以下几个方面：1. 材料强度和刚度：选择合适的材料，并确定其强度和刚度参数。
常见的材料包括钢材和铝合金等。
根据材料的特性，计算车架在载荷作用下的应力和变形情况。
2. 荷载条件：准确确定车身的质量分布情况，包括车轮的荷载情况、前后配重比例等。
根据这些荷载条件，计算车架在不同载荷情况下的应力。
3. 过程动力学：考虑车辆行驶过程中的加速、制动、转向等动力学载荷，并进行相应的静态分析。
这些载荷往往是不稳定和非均匀的，需要进行合理的荷载分析和参数计算。
动态分析是指在车身运动的情况下，对底盘车架进行受力分析。
与静态分析相比，动态分析更加复杂，需要考虑更多的因素。
在进行动态分析时，需要注意以下几个方面：1. 荷载分析：根据车辆的动力学特性，确定车架在不同行驶条件下的荷载条件。
包括车辆加速、制动、转向、行驶过程中的颠簸等。
确保车架能够承受这些荷载并保持合适的刚度和强度。
2. 振动分析：考虑车辆行驶时的振动情况，采用有限元分析等方法，计算车架在不同频率下的振动响应。
并结合相关标准和限制条件，设计合适的减振措施。
3. 动态稳定性：确保车架在各种行驶条件下保持稳定和可控。
通过优化设计，提高车辆的操控性和安全性。
综上所述，汽车底盘车架设计的静态与动态分析是保证车辆安全性和可靠性的关键步骤。
在设计过程中，需要考虑车辆的载荷条件、材料强度和刚度、动力学特性、振动响应等因素。
通过合理的分析和优化设计，确保底盘车架能够承受各种力和扭矩，保持良好的稳定性和控制性，为驾驶员提供安全、舒适的行驶体验。
毕业设计（论文）任务书学生姓名系部汽车与交通工程学院专业、班级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、设计（论文）目的、意义汽车作为交通运输工具之一，在人们的日常生活中发挥着非常重要的作用。
随着国民经济的快速发展，汽车工业也得到了飞速发展，在现代化发展的今天，生产出结构轻、性能好、质量高、用途广、安全可靠的汽车，成为了汽车厂家和客户共同关注的焦点。
作为汽车总成的一部分，车架承受着来自道路及各种复杂载荷的作用，而且汽车上许多重要总成都是以车架为载体，因此设计出重量轻而各方面性能达到要求的车架结构是一项重要的工作。
传统的车架结构设计是采用类比的思想进行经验设计，设计出的车架结构除了个别部位的应力水平较高外，大部分部位的应力水平较低。
因此，有必要采用有限元法对车架结构进行优化设计，以降低车架的重量，减小汽车的制造成本，提高市场竞争力。
在汽车行业中，有限元法广泛应用于各大汽车总成，包括车架、车身、车桥、离合器、轮胎、壳体等零部件以及驾驶室噪声的分析，大大提高了汽车的设计水平，正在成为设计计算的强有力工具之一。
目前，在进行汽车车架设计时，设计人员主要采用的还是传统的办法对车架进行简化的计算，或者由其它部门进行有限元分析计算。
车架的这种设计模式导致的问题包括两个方面：一是车架简化计算精度不够，为保证强度及刚度要求而使车架的设计过于安全，造成设计出的车架结构过重，增加了设计成本；二是造成车架的设计与计算分离，不利于提高车架设计人员的设计水平。
为了促进车架设计水平的提高，保证整车在市场上的竞争能力，必须将车架有限元分析技术提高到战略的高度上来。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）设计内容：1.选题的背景、目的及意义；2.Pro/E、ANSYS软件研究；3.车架设计的方法步骤研究；4.用Pro/E软件建立车架整体模型，然后导入ANSYS软件进行网络划分；5.假定汽车满载情况下，对车架进行弯曲、扭转、紧急刹车、急转弯四种工况下的受力和变形情况的静态有限元分析。
基于有限元法的微型客车车身设计与分析赵晶;刘锦灿;钟建华;熊锐【摘要】基于某微型客车车身数据,运用有限元法,通过单元、焊点及网格划分建立了白车身结构模型.选取乘客舱位主要分析对象,明确模态分析边界条件后,通过约束与载荷定义确定了静刚度分析的边界条件,之后明确了弯曲与扭转刚度计算工况.通过模态分析结果,对白车身结构进行了优化改进,通过模态特性分析明确了改进方案的可行性,并进行了静刚度计算.结果表明,所提出的改进方案有效降低了车身激振频率,提升了车辆动态特性.【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2018(040)011【总页数】4页(P132-134,147)【关键词】车身设计;设计优化;微型客车;有限元法【作者】赵晶;刘锦灿;钟建华;熊锐【作者单位】广东工业大学机电工程学院,广州510006;广东工业大学机电工程学院,广州510006;福州大学机械工程与自动化学院,福州350108;广东工业大学机电工程学院,广州510006【正文语种】中文【中图分类】TH1230 引言微型客车因空间与价格优势，市场占有率逐渐升高。
但是该类车辆由于车身主要为壳式结构，经过薄板冲压焊接，导致结构相对简单，车身强度及NVH（噪声、振动、平顺性）性能较差。
车辆的NVH特性是汽车设计与开发过程中的重要指标，极大影响车辆的动态性能[1]。
为使车辆获得良好的NVH特性，必须保证车身结构有足够的静刚度用于满足装配及车辆正常运行。
同时，车身的静刚度的优化也是保障车辆有效抵抗路面激励所产生的振动和噪声，进而达到更好动态特性的有效方法之一[2]。
计算机辅助设计技术的发展，为车辆设计提供了有效手段。
其中，有限元方法可结合车身的三维模型，对车身结构进行分析。
通过模态计算与刚度分析，可在开发阶段对车身结构进行优化，进而改善车身激振的固有频率，提升NVH性能[3]。
曲敬贤等运用有限元法对客车整车骨架进行了模态分析及弯曲、扭转工况下的分析，明确车身的静力学特性[4]。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表3电机位置实测表/ctsI500=1;激活第5个伺服电机I508=96I509=96I530=660000/I508/4.9152I531=0I532=6660*（117964.8/（2*I900+3）/（I901+1）/（I902+1））I535=0I570=0经过定以后，在“在线指令输入栏”输入“#5J=｛常量｝”，即手动进给至指定位置，观察监测窗口的实时数据是否与每次手动进给的指令值一致。
表3是电机位置实测表，其中“指令值”是上述在线指令中输入的“常量值”，“实际值”是在观测窗口中显示的实时数据，“误差值”是二者差的绝对值。
所以，从表3的“误差值”一栏可以清楚地说明软件系统的准确度和精确度满足设计要求。
4结语利用C#编程语言，完成了PC+DSP 运动控制器构建的开放式机器人控制系统软件设计。
整体软件结构紧凑，使用和维护方便，对构建基于PC+DSP 运动控制器的开放式控制系统具有一定的通用性，根据不同机械本体的不同应用需求，能够快速地添加、删除、修改相应功能的软件模块来满足实际需求，充分体现了系统的开放性和可移植性，大大地缩短了机器人控制系统软件的开发周期，最终使得系统只需要做最小的改动就能够应用到许多不同的场合。
［参考文献］［1］Loffler M.New Object-Oriented and PC-Based Approaches toRobot Control Software ［D ］.USA:the Graduate School of Clemson University ，2001.［2］谈世哲，梅志千，杨汝清.基于DSP 的工业机器人控制器的设计与实现［J ］.机器人，2002，24（2）：134-139.［3］马琼雄，吴向磊，李琳，等.基于IPC 的开放式工业机器人控制系统研究［J ］.机电产品开发与创新，2007，21（1）：15-17.［4］Proctor F M ，Albus J S.Open -architecture Controllers ［J ］.Spectrum ，IEEE ，1997，34（6）：60-64.［5］武传宇.基于PC+DSP 模式的开放式机器人控制系统及其应用研究［D ］.浙江：浙江大学，2002.［6］Kim J J ，Blythe D R ，Penny D A,et puter architectureand low level control of the PUMA/RAL hand system:Work in progress ［C ］//Proceedings of the IEEE International Conference on Robotics and Automation ，Volume4，Mar.1987：1590-1594.（编辑明涛）作者简介：郭琳（1978－），女，硕士，研究方向为机器人技术及自动化装备。
汪苏（1959-），男，教授，研究方向为机械工程及自动化。
收稿日期：2008-08-18指令值实际值误差值5051.0150004999.0110000099999.0155.20.2基于有限元法的微型客车车架结构的动静态分析徐晓娜，王卫英（南京航空航天大学机电学院，南京210016）1引言计算机辅助工程分析CAE 在汽车产品开发中发挥着越来越重要的作用，利用有限元法进行汽车零部件及整体的结构分析已成为缩短开发周期、降低开发费用和提高设计质量的主要手段之一。
车架是汽车的重要组成部分，它不仅承受来自车身及车身附件的载荷，行驶过程摘要：基于某微型客车车架的三维CAD 模型，运用先进的前处理软件Hyp e r m e s h ，经过几何元素的合理修改和简化重构，建立了车架结构的详细有限元模型；计算了该车架结构在自由状态下的振动模态，并与整车模态结果进行对比，分析了车架结构模态与整车模态的异同；计算了车架的弯曲刚度和扭转刚度，绘制了车架变形曲线，并对车架结构的设计做出了定性的评价。
关键词：车架；有限元；模态；刚度中图分类号：T P391.7文献标识码：A文章编号：1002－2333（2008）11－0052－03Dynamic and Static Analysis of Micro-bus Frame Structure Based on the Finite Element MethodXU Xiao-na,WANG Wei-ying（College of Mechanical &Electrical Engineering,Nanjing University of Astronautics,Nanjing 210016,China ）Abstract ：Based on 3D CAD models of a minibus vehicle frame,through reasonable simplification,establishes the detailed finite element model in shell elements.The vibration mode of the vehicle frame structure is calculated under free condition,and is compared with the result of white body analysis.At the same time,bending rigidity and torsion rigidity of this frame are calculated,this supplies with correlation basis for the white body finite element analysis.Key words ：d frame;finite element method;mode;rigidity仿真/建模/CAD /CAM /CAE /CAPP制造业信息化MA NUFACTURING INFORMATIZATION机械工程师2008年第11期52图2车架一阶扭转振型图图3车架一阶弯曲振型图阶次12345678910固有频率/Hz16.2823.8735.8336.2338.5741.9850.9557.9368.8174.38模态振型一阶扭转模态（绕x 轴）一阶垂向弯曲模态（绕y 轴）二阶扭转模态（绕x 轴）尾部局部模态弯扭模态一阶侧向弯曲模态（绕z 轴）尾部局部模态尾部局部模态二阶垂向弯曲模态（绕y 轴）二阶侧向弯曲模态（绕z 轴）图1车架有限元模型还将承受来自道路的各种复杂载荷，并且汽车上许多重要总成件都是以车架为安装载体，因而其动静态特性直接影响整车的使用寿命、稳定性、舒适性、车内噪声等基本性能。
利用有限元法对车架结构进行刚度校核、模态分析，对于保证车架设计的合理性、提高车架的的整体工作性能具有重要意义。
2有限元模型的建立本文采用CATIA 软件进行车架的几何造型设计，CATIA 具有强大的曲面造型功能，目前在航空和汽车行业应用十分广泛。
几何模型建立后利用Hypermesh 进行单元网格划分等前处理工作，提交到MSC.Nastran 求解。
Hypermesh 是世界领先的、功能强大的有限元前置处理软件，它与大多数CAD 和CAE 软件具有良好的接口。
与MSC 公司的前处理软件MSC.Patran 相比，Hypermesh 具有更强大的几何清理工具以及更灵活的网格划分功能，它还提供了网格质量跟踪检查功能，尤其适用于模型庞大、形状复杂的汽车钣金类零件。
MSC.Nastran 是著名的结构有限元分析软件，其高度可靠性得到了工业界的一致公认，因此在汽车行业有非常广泛的使用。
车架的实际工况复杂多变，建立有限元模型时对CAD 模型的简化重构是十分必要的。
简化的原则是：最大限度地保留零件的主要力学特征；将小面合并成大面，并且相邻面应共用一条轮廓线，以保证各个面上划分出来的网格在边界处是共用节点，避免在边界处出现节点错开的现象。
车架有限元网格模型建立过程中进行了如下的技术处理：（1）简化处理车架模型中一些小的结构，如去掉小于5mm 的倒角，将特征尺寸小于8mm 的孔填充，将高度低于3mm 的凸台和沉孔去掉，对于不能去掉的孔、沉孔等，边缘线上应至少有4个节点，并尽量为偶数个；对于高度<5mm 的加强筋，要放大其周围的单元长度，增大其倾斜角；车架结构的很多零件是左右对称的，网格处理时只需取一半划分，另一半按对称面镜像即可。
（2）翻边的简化：某些翻边对零件结构刚度的影响很小，可以忽略掉；对于起加强结构刚度作用的翻边，需要保留；车架纵梁上一些存在焊点的翻边，划分网格时尽量成划分两排或两排以上单元。
（3）连接的处理：车架结构中的零件连接方式主要是焊接，其次是螺接。
而焊接又以点焊为主，小部分采用边焊（二氧化碳保护焊）。
不同的连接形式采用不同的处理方法，点焊的简化方法是对CATIA 模型中焊点的位置采用RBE2单元连接两构件附近的结点；边焊的处理则是在焊接处直接将两构件连接起来———即共用节点，如车架上管梁和纵梁的连接；螺接采用MPC 主从节点法处理，主从节点约束3个方向的移动自由度，如车架与地板的连接。
（4）单元质量控制：对于网格的形状，主要控制歪斜、翘曲、长宽比、单元最大内角、单元最小内角、雅克比行列式值，这些质量控制因素直接影响计算的精度和收敛性。
另外，单元划分以四边形单元为主，三角形单元总数不超过总单元数的5%。
根据车架结构的CAD 模型建立有限元分析模型，对车架主要承载件进行有限元离散处理，车架有限元模型如图1所示。
考虑到车架的零件基本上都是薄板类零件，以MSC.nastran 作为求解器，模型采用MSC.nastran 中的壳体单元，包含三种类型的单元：4节点壳单元QUAD4、3节点三角形单元TRIA3、刚性连接单元RBE2。
车架结构的各组成零件主要采用10×10mm 的四边形板壳单元进行离散，兼用少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要；点焊和线焊均采用RBE2单元模拟。
车架共有壳单元总数为65112，其中四边形单元总数为62863，三角形单元数为2249，三角形单元占单元总数的3.5%。
3车架模态分析与结果模态分析是汽车产品开发中结构分析的主要内容，尤其是低阶模态，能反映整体的刚度性能，常常作为控制汽车常规振动的关键指标。
本次分析按自由边界处理，运用Nastran 中的Lanczos 法提取模态参数，对车架的振动响应影响相对较大的激励多集中在低频域，故本文只提取了前十阶频率值及振型（去除六阶刚体模态），车架的固有频率特性如表1所示，车架的一阶扭转振型图和一阶弯曲振型图如图2和图3所示。
