有限元分析在摩托车车架设计中的应用
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Internal Combustion Engine &Parts0引言摩托车是一种操作便捷的车辆,在我国城乡经济生活及运输领域内扮演重要角色,因此探究车辆行车的安全性具有重要的意义。
在实际工程中,有限元法得到广泛应用,利用有限元对零部件及机械结构的动力学展开分析,从而优化动态特性,改进优化的结构,促使其成为现代化工程设计中的主要手段。
为提升摩托车的自身安全,本文将利用有限元分析,探究摩托车车架,并提出改进的方案。
1摩托车车架的设计要求在摩托车中车架是骨架,主要是将发动机和制动系统等各系统进行相互连接,从而构成整体。
车架不仅需承担静载荷,还需要承受动载荷和冲击荷载。
因此在设计摩托车车架时需要全方位考虑问题。
布置车架机构,应该保证和人机工程学要求相符合,从而提升乘坐的舒适性。
另外还需要保证强度适中,保证重要零件不受到任何破坏,同时还需要全方面考虑各种道路情况。
另外还需要保证刚度足够,保证车辆在工作的过程中,不会受到任何变形。
当刚度较大,便可影响舒适性,当刚度较低,便可导致操作的稳定性下降。
当车架重量较低,基于强度及刚度情况下,车架越低,则代表越好。
车架振动对操作的稳定性和振动噪声均可产生较大影响。
因此从社会要求出发,必须减轻车辆的重量。
在提升性能的过程中,保证车身重量较轻也是需要解决的根本问题。
现阶段,在运用动态化设计方法及理论是有效解决结构动力问题,因此需要深入探究摩托车动态化设计的问题。
2基于有限元分析的摩托车车架设计摩托车的发动机是振源,本次研究的为钢管型车架,发动机与车间在螺栓下连接,发动机的振动直接传输到车架。
发动机一、二阶惯性频率及车架在同步振动过程中,会发生共振。
现有的摩托车车架前几阶固定频率在发动机的作用下会发生惯性频率,共振反应的发生率较高。
通过对道路上的摩托车振动情况进行分析,以摩托车发动机的振源作为角度,对摩托车车架进行模拟频率优化设计,在车架前几阶固有频率将常用转速的惯性频率规避,实现提升摩托车动态特性将振动环节的目标。
图1 车架结构77 CAD/CAM与制造业信息化・2009年第1~2期图4 适应性P-method技术网格划分图3 非适应性H-method技术网格划分图2 车架载荷图78CAD/CAM与制造业信息化・Digital DesignD数字化设计79CAD/CAM与制造业信息化・2009年第1~2期约束。
2.车架静力学分析(1)车架模型的建立该模型中存在一些非承载件,例如外塑件安装耳等。
在本次分析的加载过程中,对于车架的强度、刚度等都几乎没有影响,但由于其结构比较复杂,在网格划分以及后求解过程中都浪费大量的计算机资源,于是需要对这些非承载件进行简化,简化好的模型如图5所示。
图5 分析模型在MECHANICAL模式下,按照如图2所示空间位置建立相应的弹簧单元和梁单元。
(2)分配材质在MECHANICAL模式下对模型进行仿真分析,需要为模型指定一系列的物理属性,例如密度、刚度等。
本次分析中车架结构的大部分由薄壁管件和薄壳板件构成,其材料为Q235A,屈服极限为235M P a,泊松比0.3,弹性模量200GPa。
编辑steel的材质属性,给车架分配材质。
对于用来模拟发动机、后平叉的B e a m单元,新建一种材质编辑其材质属性,使其弹性模量为steel的1000倍,密度为其1‰,以近似于刚性无质量单元。
(3)约束条件及加载在减震器的简化中曾提到,在车架的前后轮轴心(即前减震下端点、后平叉后端点)处建立全约束,在前立管上下端面建立约束,仅保留沿前立管轴线方向的平移自由度以模拟车架的实际工况。
通过以上的约束处理,整个车架没有刚体位移,刚度矩阵没有奇异。
做好相应的等效约束及加载等处理后,车架模型如图6所示。
图6 车架模型(4)结果分析建立新的静力分析,并运行分析,完成计算以后,可以通过结果查看器来查看计算得到的结果。
经常用到的结果查看有显示变形图、显示等效应力(Von Mises)等。
此次分析的应力强度分布云图,如图7所示。
有限元分析在摩托车车身结构研发中的应用作者:陈亚娟油飞李向林来源:《大众汽车·学术版》2018年第12期摘要有限元分析技术是当今产品研发设计中不可或缺的手段之一,在摩托车研发中静力学分析、动态特性分析、疲劳寿命分析和结构优化是应用最广泛的分析技术,该技术使主要结构创新和修改在概念设计和详细设计阶段就得以完成。
关键词有限元分析;静力学分析;动态特性分析;疲劳寿命分析;结构优化引言摩托车不仅作为一种代步工具,而且已经被作为一种休闲娱乐方式,这就对摩托车的综合性能提出了更高的要求。
为提高产品开发质量、缩短产品开发周期和降低开发成本,有限元分析技术必须贯穿整个开发过程,可以在样品、样车之前,模拟零部件甚至整车的性能和工作状态,避免传统设计方法(设计—试制—测试—改进设计—再试制)的重复过程,使产品在整个开发过程中处于可预见、可控制的状态。
车身结构是摩托车产品起承载作用的关键部件,其强度和刚度对整车的安全、操控、舒适性等都有着决定性的影响。
目前开展较多的车身结构分析包含强度、刚度等静力学分析;模态、谐响应、瞬态响应等动态特性分析;结构疲劳寿命分析;结构拓扑优化、轻量化优化等分析。
1 车身静力学分析静力学分析是有限元技术最基本的应用,也是应用最广泛、技术普及率最高的分析技术。
对摩托车产品来说,静力学分析技术应用时间最长,是车体零部件强度、刚度等基本功能要求的保障手段。
静力学分析其涉及的部件包括车架、轮毂、后叉、减震、制动器、座垫等。
下面以车架为例说明静力学分析的思路。
1.1 静强度分析静强度分析的目的是研究车身结构在台架试验工况或极限使用工况下的强度分布情况,找出结构强度薄弱的区域。
车架强度分析目前可采用两种分析方法來模拟极限工况:(1)采用动静法模拟摩托车急加速、紧急制动工况下的车架强度情况;(2)与台架强化试验相对应的极限工况模拟法。
现常用的是第二种分析方法,该方法便于用台架试验验证分析结果。
用有限元方法进行摩托车动力响应分析文>>月辉史春涛骞郝志勇摘要本文采用有限元方法对某125型骑式摩托车进行了动力响应分析。
文章首先建立了摩托车整车的有限元模型,并利用该模型进行摩托车整车的动态特性计算,取得了和实验模态分析一致的结果。
而后分析了摩托车在发动机激励和路面不平度激励下的整车动力学响应特性,得出了具有工程参考价值的结论。
关键词摩托车应力有限元法本文采用有限元方法研究了摩托车整车结构的动态特性,并进行了在各种激励作用下的动力响应分析,得到了发动机车架的应力场,可用于进一步的摩托车强度分析。
1、摩托车有限元模型的建立摩托车有限元模型如图1所示。
摩托车的车架结构大多是由各种截面形状的梁组合而成的空间框架结构,而且其截面尺寸,包括直径、壁厚,与构件长度相比很小,因此选用空间的直梁或者曲梁单元来离散车架结构,而车架的一些板件和加强盘可以采用空间板元模拟,各种梁单元的截面力学特性可用有限元程序的前处理模块或CAD软件计算。
摩托车的发动机具有较大质量,同时也具有很大刚度。
考虑到发动机在车体结构中所起的作用及变形小的特点,将发动机简化为若干个板单元,这些板的总质量应与发动机的质量相同。
然后,根据发动机与车架的实际连接方式,将由这些板单元模拟的发动机与车架组装到一起。
摩托车的减振器主要作用是支撑车体并缓和振动与冲击。
考虑到减振器的结构与作用,简化后减振器的模型在受到载荷时应具有较大的轴向位移,同时又要有较大抗弯刚度。
本文把减振器简化为一种梁单元和弹簧阻尼单元的综合体——轴向刚度由弹簧阻尼单元提供,而抗弯刚度由梁单元提供。
摩托车车轮主要由轮胎和轮辋组成,其中轮胎直接与路面接触,与摩托车悬挂共同缓和摩托车行驶时所受到的冲击,并协助减振,轮辋是固定轮胎的骨架,它与轮胎共同承受作用在车轮上的负荷。
轮辋可以采用若干个梁单元模拟,轮胎则可用弹簧单元模拟,弹簧单元的刚度应相等于轮胎等效刚度。
对于前后车轮轴及后摇臂架和转向车头立管等能够相互转动的结构,可以采用释放端点自由度的方法用梁单元来模拟。
基于UG的某电动三轮车车架有限元分析【摘要】本研究基于UG软件对某电动三轮车车架进行有限元分析。
文章首先介绍了研究背景和研究意义,然后详细讨论了车架结构设计、有限元分析模型建立、载荷及边界条件设置、应力分析和变形分析。
通过对车架的有限元分析,得出了应力和变形的分布情况。
结论部分总结了分析结果,提出了优化建议,并展望了未来研究方向。
本研究为提高电动三轮车的结构强度和稳定性提供了理论指导,对于优化设计和改进性能具有重要意义。
【关键词】关键词:UG、电动三轮车、车架、有限元分析、结构设计、载荷、边界条件、应力分析、变形分析、优化建议、研究背景、研究意义、分析结果、展望未来。
1. 引言1.1 研究背景目前,关于电动三轮车车架的有限元分析研究还比较有限,大部分研究都是基于传统的车架设计理念,缺乏针对电动三轮车特殊结构和载荷的分析。
本研究旨在基于UG软件对某电动三轮车车架进行有限元分析,探讨其在不同载荷条件下的应力分布和变形情况,为其优化设计提供可靠的理论依据。
通过对电动三轮车车架的有限元分析,可以深入了解其受力情况,找出潜在的弱点和改进空间,提高车辆的安全性和稳定性。
也可以为今后电动三轮车车架的设计和研究提供一定的参考和借鉴。
这一研究具有重要的理论和实践意义。
1.2 研究意义电动三轮车作为新型交通工具,其车架结构设计对车辆性能和安全性有着至关重要的影响。
通过有限元分析方法对电动三轮车车架进行研究,可以为车辆设计和制造提供重要的参考和指导。
具体来说,有限元分析可以帮助分析车架在不同载荷下的受力情况,预测车架在运行中可能发生的应力和变形情况,进而优化车架结构,提高车辆的安全性和稳定性。
通过有限元分析还可以对电动三轮车车架在不同条件下的性能进行比较,找出潜在的问题并及时加以解决。
这对于提升电动三轮车整体性能、降低生产成本具有重要意义。
对电动三轮车车架进行有限元分析研究具有重要的理论和现实意义,对推动电动车行业的发展和进步具有积极作用。
图3 轮轨横向力与曲线半径关系曲线1-迫导向方案;2-自导向方案;3-柔性方案;4-对比车。
km 的运营后,用踏面样板和塞尺检测,迫导向方案的轮缘没有磨耗,踏面中部的磨耗量最大约为011mm/万km 。
而进入厂修的209HS 转向架的磨耗量约为0116mm/万km 。
可见迫导向转向架不仅有利于减小轮轨作用力,更可以减少轮轨蠕滑,延长轮轨寿命。
9 结论与建议我国首辆摆式客车径向转向架的研制、试验台试验和线路试验,使我们对其结构特点、工艺特点和性能特点有了更进一步的认识:(1)从试验台对比试验看,在相同的轴箱定位刚度的条件下,迫导向方案的蛇行稳定性速度显著高于自导向方案;自导向方案的蛇行稳定性速度略高于柔性方案。
(2)迫导向径向转向架兼有良好的小曲线导向性和高速稳定性,可满足200km/h 的运行要求,具备200km/h 以上的速度潜力。
而自导向和柔性转向架在小曲线上明显导向不足,难以解决导向性与高速稳定性的矛盾。
(3)从第二次线路试验检测结果看,在半径小于R 600m 的小曲线上3种方案径向转向架的轮轨横向力小于对比车转向架,其中迫导向径向转向架最小,自导向径向转向架和柔性转向架相当。
(4)迫导向径向转向架和自导向径向转向架结构复杂、零部件多,而柔性转向架结构简单,制作成本低、易维护。
(5)转向架径向作用可有效减小轮轨磨耗,有利于降低车辆在曲线上的轮轨横向动作用力,但合理的一系参数匹配对减小轮轨横向动作用力至关重要。
(6)合理的参数匹配能够减小柔性转向架在小曲线上的轮轨横向动作用力,保证车辆高速通过曲线的安全性,但导向不足会加大轮轨磨耗。
(7)国内的制造工艺水平可以满足摆式列车径向转向架的制造要求。
根据我国首列内燃摆式客车径向转向架的开发与优化试验情况,建议在有一定数量R 600m 以下小曲线线路上运营的摆式列车采用迫导向径向转向架;而在曲线半径大于R 600m 的线路上运营的摆式列车可采用柔性转向架,柔性转向架可满足R 600m 曲线的导向要求和200km/h 的高速稳定性要求。
基于有限元的电动摩托车车架设计与优化随着电动车辆的快速发展,电动摩托车成为人们出行的一种新选择。
在电动摩托车的设计与制造过程中,车架设计是重要的一部分。
有限元分析方法被广泛应用于车架设计与优化中。
本文将介绍基于有限元的电动摩托车车架设计与优化的方法和过程。
首先,车架设计需要考虑电动摩托车的结构强度和刚度。
通过有限元分析可以确定车架的受力情况,并为优化提供依据。
在有限元分析中,将车架模型化为有限数量的单元,计算每个单元的受力,并通过单元之间的连续性边界条件来计算整个车架的受力分布。
通过这种方法可以评估车架在不同受力情况下的强度和刚度。
其次,车架优化需要考虑多种因素,包括结构强度、刚度、重量和制造成本等。
通过有限元分析可以评估不同设计参数对车架性能的影响,从而优化车架的设计。
例如,可以通过增加材料的厚度或改变材料的类型来提高车架的强度和刚度。
另外,还可以通过优化结构形式或减少冗余部分来降低车架的重量。
通过优化车架的设计,可以提高车辆的整体性能和驾驶体验。
最后,车架设计与优化还需要考虑制造的可行性和成本。
有限元分析可以评估不同设计参数对制造成本的影响,并提供优化建议。
例如,通过减少零件数量或优化材料使用可以降低制造成本。
总结起来,基于有限元的电动摩托车车架设计与优化是一个综合性的工程过程。
通过有限元分析可以评估车架的结构强度和刚度,并提供优化建议。
通过优化车架的设计可以提高车辆的整体性能和驾驶体验。
最后,还需要考虑车架设计的制造可行性和成本。
这些步骤的完整执行将有助于设计出高性能、高可靠性且经济实惠的电动摩托车车架。
利用有限元分析优化摩托车车架设计摩托车是一种广泛使用的交通工具,其车架设计对于车辆性能和安全性至关重要。
在设计摩托车车架时,有限元分析是一种常用的工具,它可以对车架进行结构优化,提高其刚性和轻量化程度。
本文将通过有限元分析,探讨如何优化摩托车车架设计。
首先,需要明确的是,在摩托车车架设计中,刚性和轻量化是两个主要的优化目标。
刚性对于提升车辆的稳定性和操控性至关重要,而轻量化则可以提高车辆的燃油效率和加速性能。
因此,在设计摩托车车架时,需要在保证刚性的前提下,力求减少其重量。
有限元分析是一种基于数值计算方法的结构分析技术,在摩托车车架设计中能够有效地模拟和分析不同载荷情况下的应力分布和变形情况。
通过有限元分析,设计师能够得到车架的应力云图和变形云图,进而找到薄弱部位和应力集中区域,从而为优化设计提供依据。
在开始有限元分析之前,首先需要进行几何建模。
通过计算机辅助设计(CAD)软件,可以根据摩托车的整体尺寸和排列来创建车架的三维模型。
在建模过程中,需要考虑摩托车的整体结构和连接方式,以保证良好的刚性和稳定性。
接下来,需要定义材料特性和加载条件。
摩托车车架通常由金属材料制成,如高强度钢或铝合金。
在有限元分析中,需要输入材料的弹性模量、泊松比和屈服强度等参数,以便对车架的应力和变形进行计算。
同时,还需要根据实际使用情况确定载荷类型和大小,包括行驶载荷、制动载荷和悬挂系统载荷等。
完成建模和加载条件之后,将模型导入有限元分析软件中进行计算。
有限元分析软件将模型划分成许多小元素,根据材料和载荷条件,计算每个元素的应力和变形。
然后,通过元素的连接关系和应力传递规律,计算整个车架的应力和变形情况。
通过有限元分析,可以得到车架的应力云图和变形云图。
应力云图用彩色表示不同部位的应力大小,通过对比云图,可以找到应力集中区域和薄弱部位。
变形云图则用于确定车架在各个载荷下的变形情况,从而评估其刚性和稳定性。
在了解了车架的应力和变形情况之后,可以根据实际需求进行优化设计。
踏板摩托车车架有限元分析摘要:采用Pro/E软件的MECHANICA模块,对踏板摩托车车架进行了强度分析,找出影响强度及刚度的因素及改进车架强度和刚度的方法,通过对车架施加不同的工况载荷,分析计算结果的应力云和应变云,找出不同工况载荷下车架的危险截面,作为设计开发过程中的参考,根据有限元分析结果修正模型设计,达到最佳强度的车架设计。
关键词:强度分析工况载荷有限元分析引言通过分析踏板车前后悬架系统的运动轨迹,计算出摩托车在各种工况下,根据前、后减震器行程、手把的转角、吊架及缓冲块的工作状态,设计前、后悬架的运动轨迹,保证前、后悬架与整车各个零部件之间在摩托车各种载荷下各零部件之间的间隙,避免各零部件在运动过程中的干涉与碰撞。
1概述车架是摩托车的骨架,它将发动机、传动系统、制动系统、行走系统、转向及悬挂系统等有效的连接起来,构成一个整体。
车架除了承受静载荷外,还要承受行驶时产生的动载荷、冲击载荷。
摩托车车架的结构设计须从下几方面考虑:1)车架的结构布置应符合人机工程学的要求,使整车骑行舒适。
2)具有足够的强度,使其主要零部件在正常受力的情况下不受破坏,同时还要考虑到能适应各种不同类型的道路情况。
3)具有足够的刚度,使车辆工作时不易产生变形。
刚度过大,会影响乘坐舒适性,刚度过低,操纵稳定性降低。
4)车架的重量要轻,在满足强度和刚度的情况下,车架越轻越好。
目前摩托车车架的典型结构是采用成形管和冲压件组合焊接而成的框架结构,这样既能满足对强度与刚度的要求,又能达到结构紧凑、低成本的要求。
2车架有限元建模及分析摩托车的主要振源来自发动机,本文研究的是低跨式(钢管型)车架,发动机与车架之间是直接通过螺栓刚性连接的,发动机的振动直接传递给了车架。
当发动机的一、二阶惯性力频率与车架的模态频率同步时,就会引起共振。
由于现有摩托车车架的前几阶固有频率与发动机常用转速下的一、二阶惯性力频率比较接近,容易引起共振现象。
通过对道路激励引起的摩托车振动进行分析,从摩托车发动机这一引起摩托车振动的主要根源出发,对摩托车车架进行模态频率响应的优化设计,以使车架的前几阶固有频率避开发动机常用转速下的一、二阶惯性力频率,从而达到提高摩托车的动态特性和缓解摩托车振动的目的。
基于ANSYS的车架有限元分析车架有限元分析是一种用于评估车架结构的强度、刚度和振动特性的工程分析方法。
在这种方法中,通过将车架模型转化为一个离散的有限元网格,然后应用力学理论和数值方法,可以对车架在各种工况下的行为进行分析和预测。
ANSYS是一种常用的有限元分析软件,具有强大的建模和分析功能,因此在车架有限元分析中得到广泛应用。
在进行车架有限元分析之前,首先需要进行几何建模。
这通常可以通过CAD软件来完成,然后将几何模型导入到ANSYS中。
在导入模型后,需要对车架进行网格划分。
网格划分是将车架模型划分为多个小单元(或称为网格元素)的过程,这些小单元可以是三角形、四边形、六边形等。
划分网格的目的是为了将车架模型离散化,使得它可以由有限个离散点、面和体来表示。
建立网格后,下一步是定义车架的材料性质。
车架通常由金属或复合材料制成,因此需要将其材料性质输入到ANSYS中。
这些性质包括杨氏模量、泊松比、密度等。
在车架有限元分析中,通常假设材料是各向同性的。
完成了几何建模和材料定义后,接下来可以定义分析类型。
车架有限元分析通常涉及到静态应力分析、模态分析和疲劳分析等。
静态应力分析用于评估车架在静态荷载下的强度和刚度。
模态分析用于确定车架在自由振动下的固有频率和振型。
疲劳分析用于评估车架在长期运行中的疲劳寿命。
对于静态应力分析,需要定义边界条件和加载情况。
边界条件包括固支条件和约束条件,用于限制车架在一些方向上的位移。
加载情况可以是外部力或者预定义的位移。
在进行静态应力分析时,可以计算车架结构的最大应力、最大位移和变形等,用于评估车架的结构强度和刚度。
对于模态分析,需要定义边界条件,用于确定车架的固有频率和振型。
在车架的自由振动中,可以确定车架的主要振型,从而评估其在各个振型下的刚度和振动特性。
对于疲劳分析,需要定义加载循环和载荷幅值。
加载循环可以是振动循环或者工况循环,载荷幅值决定了车架在每个加载循环中的受力情况。
正三轮车车架结构的改进摘要:正三轮摩托车车架是正三轮摩托车最关键的部件,承载着正三轮摩托车的内外负荷,其强度与刚性直接影响其行驶的稳定性与安全性。
若车架受力太低,则会导致摩托车的整体质量提高,并造成资源的浪费;如果车架受力太大,将会使车架的工作受到严重的损坏,从而影响到车辆的工作,从而影响到正三轮摩托车的安全运行,因此,车架的构造是十分关键的。
关键词:正三轮车;车架;强度性能;优化设计;分析在城市和农村,三轮车是主要的交通方式。
作为三轮驱动的车架,它是三轮驱动的主要载体,它不但承担着三轮的重量和工作负荷,同时也承担着从地向下传递的反作用力;张紧缓推力,与驾驶者的安全、舒适度、平稳有关。
三轮底盘振动测试是指在公路上进行振动测试,测试其振动的幅度、频率、加速度和振动的频率和对应的负荷,从而检验车架的刚度、强度、变形量和焊接强度,但至今还没有有关的测试规范和方法。
一、车架建模在此基础上,利用三维有限元程序对其进行三维建模,并对其进行了几何建模,对细小加工孔洞进行了简单处理,同时保持了车身自身的许多细节。
该方法使用 PSHELL单元,其单元大小为10毫米,通过对其进行有限元分析,得到30971个单位,30956个结点。
为了能对车架进行有效的有限元计算,必须依据车体的工作状况,对其进行边界条件的应用,其中包含了负载作用、限制作用、重力加速度作用等。
本车架在使用过程中,受驾驶员载荷、发动机载荷、车厢载荷和货物载荷的影响,并将货物、驾驶员和发动机的质量分别视为一个集合质量单位,并按照载荷分配各个质量单位的质量,并将其与车体连接起来,以仿真车架在实际工作时所受到的载荷。
前车管和车架的悬垂部位均实行完全的限制,与最严酷的工作条件相似。
利用 GRAV的引力加速度,用-Z的方式来表示车体和负载的重量,从而模拟车辆、驾驶员和发动机对车体的负荷。
在相应的工作条件下,采用了各种加速度,模拟了制动、驱动、转弯和爬坡等不同的驾驶性能。
第37卷第1期2008年2月小型内燃机与摩托车S MALL I N TERNAL COM B UST I O N ENG I N E AND MOTORCYCLEVo.l37No.1Feb.2008摩托车车架强度的有限元分析惠记庄邹亚科(长安大学工程机械学院陕西西安710064)摘要:应用有限元软件ANSYS对所设计的摩托车车架强度进行了分析。
针对不同工况,对车架结构做了静态的应力和应变分析,用动载系数法做了动态的应力和应变分析。
指出了车架结构的薄弱环节,说明改进途径。
结果表明,应用ANSYS可以较准确地分析摩托车车架上各点的应力、位移情况,为改进摩托车车架受力状况和结构优化设计提供理论依据。
关键词:摩托车车架有限元强度分析中图分类号:U483文献标识码:A文章编号:1671-0630(2008)01-0028-03Fi nite E lem ent Analysis of Strength ofM otorcycle FrameH ui Jizhuang,Zou YakeConstruction M achinery D epart m en,t Chang a'n University(X ia'n,710064)Abst ract:W e applied finite ele m ent so ft w are ANSYS to analyze the strength of the m o torcycle fra m e w hich has been desi g ned.The dissertation i n cl u des static stress and defor m ation under d ifferent w ork cond itions,using the w ay o f dyna m ic load coefficient to ana l y ze the dyna m ic stress and de for m ati o n.The key place o f dangling stress is pointed out and the i m prov i n g m ethods are exp lained.The results sho w that t h e applied ANSYS can g i v e an accurate ana l y sis on every po i n t's stress and defor m ation of m o torcycle fra m e,this can offer theory foundation for the i m prove m ent o f the stress ofm o torcycle fra m e and the opti m ized desi g n of structure.K eyw ords:M otorcycle fra m e,F i n ite ele m en,t Streng t h analysis引言良好的力学承载能力是车辆性能和安全性的重要保证。
吉林大学硕士研究生学位论文有限元在车架设计中的应用该随着电子计算机技术和设备的发展,近来在复杂结构计算中新兴起一种十分有效的新方法一有限元法,它给汽车车架计算带来了广阔的前景。
有限元方法计算车架强度问题,不需对车架进行严格的简化,它可以考虑各种计算要求和条件,计算多种工况,而巴方法同样简单,设计人员和工程技术人员很容易掌握,计算精度高、速度快,这就给设计人员提供了一种十分有效的方法,并有可能进行多方案计算,选取最佳设计参数。
可以肯定,有限元法在汽车工程计算中将发挥越来越大的作用。
1车架的静态分析1.1力学模型的选择有限元分析的基本思想,是用一组离散化的单元组集,来代替连续体结构进行分析,这种单元祖集称之为结构的力学模型;同时如果知道了各个单元体的力和位移关系,只需要根据节点的变形连续条件和节点的平衡条件,来推到此结构的特性并研究其性能。
有限元的特点是始终以矩阵形式来作为数学表达式,便于程序设计,大量的工作是由点在计算机来完成的,只要计算机容量足够大,单元的剖分可以是任意的,对于任何复杂的几何形状,多样化的载荷和任意的边界条件都能适应。
然而,由于有限元是一种数值分析的方法,计算结果是近似解,其精度主要取决于离散化误差。
弱国结构离散化恰当,单元位移函数选取合理,随着单元逐步缩小,近似解将收敛于精确解。
因此,正确建立结构的力学模型,是分析工作的第一步。
目前,采用有限元分析模型一般有如下三种情况:1.梁单元模型梁单元模型是将车架结构简化为一组两节点的梁单元组成的框架结构,以梁单元的截面特性来反映车架的实际结构特性。
通常的做法是:在保证分析精度的前提下,做了如下简化:用直梁代替曲梁,省去非承载构件(如减振器支架及弹簧限位块悬架模型等) ,圆整构件表面孔及台肩等,将两个靠得很近而又不重合的交叉连接点简化为一个结点。
如图1所示第一章章标题图1 车架梁单元模型简图其优点是:划分的单元数目和节点少,计算速度快而且模型前处理工作量不大,分析成本低,适合初选方案。