. . . . .
. . . . 摘 要
汽车经过130多年的发展，安全与节能已成为汽车设计的重要容。在汽车结构中，车架作为整车的基体和主要承载部件，具有支撑连接汽车各零部件和承受来自汽车、外各种载荷的作用，其结构性能直接关系到整车性能的好坏。
本文以某运油车车架为研究对象，运用CATIA软件对车架模型进行简化与建立，利用ANSYS软件对车架模型进行参数定义，网格划分，作用力施加，自由度约束，并对车架进行了弯曲工况、扭转工况、急减速工况、急转弯工况的静态分析，并分析位移与应力图，为汽车安全与节能设计提供了理论支持。同时对车架也进行了模态分析，得出车架的固有频率与振型，提高整车设计水平，对避免共振与提高乘坐舒适性提供了理论基础。
关键字：车架,有限元，ANSYS, 静态分析，模态分析
. . . . .
. . . . Abstract
The automobile which has developed for 130 years, security and energy saving has
become the leading content for automobile deign. Among the many complex structures in
automobile, the frame of the vehicle is the basic part and the main bearing part. It has the
1 / 1 以ANSYS软件为分析工具对从国外引进的某重型车的车架进行了有限元分析、模态分析和以路面谱为输入的随机振动分析，通过用壳单元离散车架及MPC单元模拟铆打传力建立计算模型，研究该车架静、动态性能，了解该车架的优缺点。
车架是汽车的重要组成部分，在汽车整车设计中占据着重要位置，车架结构设计历来为广大汽车厂商所重视。本文以某汽车公司从欧洲引进的某重型车车架为研究对象，对该车架结构的动、静态特性进行分析计算，消化、吸收欧洲的先进技术并在此基础上进行自主创新设计。分析手段主要是通过建立正确的有限元分析模型，对车架进行典型工况的静态分析、模态分析和路面不平度引起的随机振动分析，以此了解车架的静态和动态特性，了解该车架的优越性能及其不足之处，为新车架的改型设计提供依据。
1 有限元分析模型的建立
该车架为边梁式，由两根位于两边的纵梁和若干根横梁组成，用铆接或焊接方式将纵梁和横梁联接成坚固的刚性结构，纵梁上有鞍座，其结构如图1所示。由于车架是由一系列薄壁件组成，有限元模型采用壳单元离散能详细分析车架应力集中问题，可以真实反映车架纵、横梁联接情况，是目前常采用的一种模型。该车架是多层结构，纵梁断面为槽形，各层间用螺栓或铆钉联接，这种结构与具有连续横截面的车架不同，其力的传递是不连续的。
该车架长7m，宽约0.9 m，包括双层纵梁、横梁、外包梁、背靠梁、鞍座、飞机板、铸铁加强板、发动机安装板、三角支撑板和后轴等部分。考虑到车架几何模型的复杂性，可在三维CAD软件UG里建立车架的面模型，导人到Hypermesh软件中进行网格划分等前置处理，然后提交到ANSYS解算。车架各层之间的铆钉联接，可以用Hypermesh-connectors中的bar单元来模拟铆钉联接，对应的是ANSYS的MPC单元，因车架各层间既有拉压应力，又有剪应力，故MPC的类型应选择Rigid Beam方式。由于该车是多轴车，为超静定结构，为了得到车架结构的真实应力分布，必须考虑悬挂系统的变形情况。整个车架结构应力分析的有限元模型由车架有限元模型和悬挂系统等效有限元模型组成，其中纵横梁、加强板等为薄壁结构，以壳单元shell63离散;钢板弹簧、轮胎以弹簧单元模拟;前悬弹赞的模型为在每边纵梁上采用2个弹簧单元，每个弹簧单元通过MPC与车架联接，后悬弹簧的模型为在每边纵梁上采用1个弹簧单元与车架后轴联接。离散后，壳单元总数为46 770个，MPC单元为1 338个，材料为欧洲高强度材料，屈服极限500 MPa，杨氏模量为200GPa，泊松比0.3。
务ｌ 訇 似
基于ＡＮＳＹＳ的客车车身骨架优化设计
Ａｎ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｂｕｓ ｂｕｄｙ ｆｒａｍｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｎｓｙｓ
余启志 ＹＵ Ｑ＿．ｚｈｉ
（上海工程技术大学高等职业技术学院。上海２００４３７） 摘要：应用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ建立了车身骨架有限元模型并进行计算，采用其提供的优化方法 对车身结构进行优化设计。选取车身骨架总质量为优化目标函数，状态变量选定为整车扭转 刚度及车身低阶固有频率，设计变量选取为车身骨架主要型材的截面参数。最终保证客车在 性能满足要求的前提下，减轻车身自重。 关键词：车身结构；参数化分析；优化设计 中图分类号：ＴＨ１ ２２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１ ００９－０１ ３４（２０１ １）４（下）－０１ ３７—０３ Ｄｏｉ：１ ０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１ ００９－０１ ３４．２０１１．４（下）．４０
０引言
优化设计作为一种新的设计方法，产生于２０
世纪６０年代初，它是建立在近代数学规划论和计
算机程序设计的基础上，能使一项设计在一定的
技术和物质条件下寻求一个技术经济指标最佳的
设计方案。在近代，优化设计愈来愈多地应用于
产品的设计中，通过优化，零部件能够使其力学
性能得到改善，并可获得最佳的结构尺寸。机械
结构设计应用优化设计方法较传统的设计方法一
般可节省材料７％～４０％。因此优化设计技术已
越来越受到人们的重视。
传统的优化设计方法不仅要求设计人员要了解
所求解问题的工程背景，将设计问题转化为某种优
化模型，而且还要懂得一门计算机编程语言，这样
他才有可能能够完成优化设计。也正是这些问题的
存在妨碍了优化技术在工程实际应用中的运用。
ＡＮＳＹＳ软件是由总部位于美国宾夕法尼亚洲
的ＡＮＳＹＳ公司创建，自１９７０年成立以来，一直
致力于设计分析软件的开发，不断吸取新的计算
方法和计算技术，并已为全球业业界所接受。在
第３ｌ卷第０２期
２０１０年０２月煤矿机械
ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙＶ０１．３ｌＮｏ．０２
Ｆｅｂ．２０ｌＯ
基子ＡＮＳＹＳ的自卸车结构有限元分析
朱颜１。柴山２
（１．聊城大学汽车与交通工程学院，山东聊城２５２０５９；２．山东理工大学交通与车辆Ｔ程学院，山东淄博２５５０４９）
摘要：利用ＡＮＳＹＳ有限元分析软件建立了某自卸车车架、副车架、货厢、举升系统原始结构
的应力分析有限元模型，并对其进行了弯曲、扭转、制动、转弯、举升５种工况的强度分析和模态分析。
根据分析结果提出了改进设计方．案。并对改进设计方案进行了校核，确定了合理的优化设计方案。
关键词：自卸车；车架；有限元分析
中图分类号：ＴＤ５６２文献标志码：Ａ文章编号：１００３—０７９４（２０１０）０２—００７６—０３
ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔ
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＳｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ
ＤｕｍｐｉｎｇＴｒｕｃｋ
Ｂａｓｅｄ
ｏｎ
ＡＮＳＹＳ
ｚＩｔｕＹａｎｌ，ＣＨＡＩＳｈａｈ２
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅａｎｄＴｒａｇｉｃ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉａｏｃｈｅｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉａｏｃｈｅｎｇ２５２０５９，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｒａｆｆｉｃ
ａｎｄＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｉｂｏ２５５０４９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：１ｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅ
ｄｕｍｐｉｎｇｔｒｕｃｋｉｓｂｕｉｌｔｂｙｔｈｅＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｉｔｉｎｃｌｕｄｅｓ
ｆｒａｍｅ，ｖｉｃｅ－ｆｒａｍｅ，ｐａｃｋｉｎｇｃａｓｅａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅ
ｌｉｆｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．％ｅｍｏｄａｌ
ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄ
ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ
ａｎａｌｙｓｉｓｏｆ
ｐａｃｋｉｎｇｃａｓｅ，ｆｒａｍｅ，ｖｉｃｅ－ｆｒａｍｅａｎｄｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅ
