【精品】中型载货汽车车架有限元静力学分析

二○○九年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeThe Finite Elements Static Analysis of Mid-duty Truck’s Frame StructureCandidate：Feng WenyanSpecialty：Vehicle EngineeringClass：B05-17Supervisor：Associate Prof. Shi MeiyuHeilongjiang Institute of Technology 2009-06·Harbin摘要车架是汽车上重要的承载部件，车辆所受到的各种载荷最终都传递给车架。

因此，车架结构性能的好坏直接关系到整车设计的成败。

汽车车架作为汽车总成的一部分，承受着来自道路和装载的各种复杂载荷作用，而且汽车上许多重要总成部件都是以车架为载体。

所以，车架的强度和刚度在汽车总体设计中起到了十分重要的作用。

本设计是基于Pro/E软件建立了车架结构的实体模型，利用ANSYS有限元分析软件对该车架在弯曲工况、扭转工况、紧急制动工况和紧急转弯工况下进行了静力学分析。

分析结果表明，该车架受到的最大应力值小于材料的强度极限，满足设计的要求。

同时说明有限元法和ANSYS软件为车架结构的计算分析软件，可以更加全面的得出车架的应力分布状况，为车架的下一步设计过程提供了依据和理论支持，而且降低了制造成本，提高了市场竞争力。

关键词：载货汽车；车架；Pro/E；有限元；静力分析ABSTRACTFrame is an important assembly bearing loads of an automobile. All kinds of loads will pass to it. So the performance of frame structure affects whether the automobile design is successful or not. As a part of the truck, the frame supports all kinds of complicated loads coming from the road and freight. And many assembly of the truck are built in the frame. So the intensity and the strong of the frame play a very important role in the design of trucks.A model of the frame is established by using Pro/E in this paper. The static intensity of the frame is analyzed in the situation of bending, torsion, braking and swerve by ANSYS. The result indicates that the stress of the frame is less than the utmost intension. And the frame is satisfied with the design. The result of this paper indicates that the research of FEA and ANSYS software offered a set of basic theory and method for the frame structure and simulation of dynamic characteristic. At last, the material of the frame is saved, and it is stronger in the market.Key words: Truck; Frame; Pro/E; Finite element; Static analysis目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1选题目的与意义 (1)1.2车架的设计理论发展过程和发展状况 (2)1.3本设计研究的内容 (4)第2章有限元法及ANSYS软件的介绍 (6)2.1有限元法简介 (6)2.1.1有限元法的基本思想 (6)2.1.2有限元法的特点 (7)2.1.3有限元法分析的一般步骤 (8)2.2车架有限元模型建立的原则 (8)2.3 ANSYS软件的介绍 (8)2.3.1 ANSYS的发展 (9)2.3.2 ANSYS软件的特点 (9)2.3.3 ANSYS软件的功能 (9)2.3.4 ANSYS软件的程序结构 (11)2.3.5 ANSYS软件分析的基本过程 (12)2.4本章小结 (13)第3章有限元模型建立 (14)3.1车架几何模型建立 (14)3.1.1车架尺寸的确定 (14)3.1.2确定建立模型参考平面 (14)3.1.3利用Pro/E软件建立几何模型 (15)3.2 车架有限元模型的建立 (17)3.2.1 车架几何模型导入到ANSYS软件 (17)3.2.2shell单元的定义 (18)3.2.3设置材料参数和属性 (22)3.2.4进行网格划分 (22)3.3本章小结 (23)第4章车架的静力学分析 (24)4.1静力学分析基本概念和过程 (24)4.2车架的载荷及处理 (24)4.2.1车架受到的载荷 (24)4.2.2载荷的处理 (25)4.3车架的刚度理论基础 (26)4.3.1车架的弯曲刚度 (26)4.3.2车架的扭转刚度 (26)4.4车架的工况分析及约束的处理 (27)4.4.1车架的满载弯曲工况 (27)4.4.2车架的满载扭转工况 ......................... 错误！未定义书签。

基于有限元模型的车架结构静态分析【摘要】本文利用大型有限元软件ANSYS对车架在满载扭转、满载弯曲两种工况下的位移与应力情况进行了结构静力学分析，并对计算结果进行了对比分析，发现车架存在局部应力集中的现象。

对此针对性的提出优化方案，并对车架的结构改良提出了可行性建议。

【关键词】车架结构；静态分析；有限元模型1.结构静态分析基础[1][2]农用货车车架一方面要承量，另一方面还要承受汽车行使过程中所产生的各种力和力矩的作用。

因此车架就必须要有足够的强度和刚度来承受作用于其上的各种载荷。

对车架进行强度、刚度分析的同时也是对车架进行优化设计和结构改进的基础。

通过结构强度和刚度的有限元静力分析，可以找到车身在各种工况下各零部件变形和材料应力的最大值以及分布情况。

第四强度理论[3]认为：单元体的均方根剪应力是引起材料屈服破坏的主要因素。

对车架的静态强度校核可以根据第四强度理论，选择V onMiss等效应力来判断车架结构的强度。

ANSYS中静力分析的求解步骤[4]为以下几个步骤：（1）建模，并将其依次转化物理模型、有限元模型；（2）施加载荷、边界条件、求解；（3）结果评价和分析；2.车架静态分析[5]就其载荷形式而言，车架在汽车行驶中所受到的主要载荷有弯曲载荷、扭转载荷等几种。

本文只研究满载弯曲和满载扭转两种工况进行。

本文所研究的车架所使用的材料为16Mn钢，其材料特性如下：弹性模量E=2.07e5MPa、泊松比μ＝0.3、密度＝7.85g/㎝3、抗拉强度为510～660MPa、屈服极限为350MPa。

各载荷所施加的情况为：动力总成重1200kg、驾驶室和乘客重量满载时上1340kg、货物和车厢重，满载时是5820kg、电瓶24.5kg、油箱满载按80kg计算、发动机是175kg以及备胎按25kg计算。

驾驶室和乘客的载荷均布施加到左右两纵梁上的编号为3、13、14、29、39、40的面上；后车厢及货物的载荷均布施加到编号为28、228的面上；发动机载荷均布施加到编号为200、201、202、205、216的面上；油箱载荷均布施加到编号为217、223的面上；电瓶载荷均布施加到编号为229、235的面上；备胎载荷集中施加到编号为20637、20643、22542和22548的节点上。

基于ANSYS电动中巴车架结构静力学分析摘要：对车架结构强度进行力学分析。

运用ANSYS软件建立中巴车架模型，据中巴实际载荷和悬挂点添加载荷和约束条件。

仿真得出相应的应力和变形分布图，结果表明该中巴车架的强度和刚度满足要求。

上述中巴静力学分析可以为车辆结构优化设计提供重要的参考依据，同时该分析方法也可以为许多车架静力学分析所应用。

关键词：中巴车架；ANSYS；静力学分析1.引言当前，汽车安全可靠性已成为人们日常交流讨论的焦点话题，如何生产出性能好、结构强度高、安全性强的汽车，也是汽车研发部门关注的核心。

因此，汽车研发前对其结构刚度、强度以及可靠性评估就显得尤为关键。

目前大量运用现代优化设计方法，通过有限元法对车架进行分析可以得到较为准确的应力和变形等强度、刚度安全指标，进而评估汽车结构强度的可靠性。

2.基于ANSYS中巴模型建立2.1 中巴模型介绍根据中巴车实体建立三维立体模型，模型由很多零件和子装配组成，整个车身由铝梁和钢梁组成，车身三维由不同截面和尺寸的铝梁通过榫卯方式形成骨架，车身下部由钢梁和铝梁交替形成。

最大的底盘特点是三层结构特性，加强了整个车身的结构稳定性[1]。

车架三维模型如图1所示。

图 1 中巴车架三维模型2.2 ANSYS建模程序编写此中巴车架结构复杂，杆件种类繁多。

节点（point）数共计590个，杆件（line）数388个，截面种类13种，材料有铝和钢。

记录整个车架数据，给所有节点编号，从point 1到point 388，在pro/e中生成相应point，批量导出point坐标；然后记录每个杆件相应的连接点，同时记录它的方向节点（用来确立杆件的截面方向）；最后加上每个杆件的截面类型和材料类型。

其中材料属性设置时，取弹性模量：铝为69000MPa，钢为210000MPa，泊松比取0.33。

根据这些数据编写ANSYS建模程序。

2.3 输入程序建立中巴车架模型基于以上所编写程序，先输入节点坐标生成车架节点点云图；接着输入杆件line连接关系和材料截面属性以及截面方向程序，同时划分网格，形成中巴车架模型[2]。

作者简介：柴新伟（1981-），男，山西夏县人，在读硕士研究生，研究方向：车辆工程。

收稿日期：2009-0７-02；修回日期：2009－12－01引言汽车车架是发动机、底盘、车身各总成及专用车专用设施的安装基础和关键承载部件。

我国对于一般车架的设计及强度校核，是依靠经典的材料力学、弹性力学、结构力学的经验公式。

传统分析设计方法,具有简单易行的优点,目前在我国的车辆设计计算中仍起一定作用。

传统方法也有明显不足,带有相当的盲目性,每次车架设计改进都不会有明显的突破；而且设计周期长,使得车架的更新换代的速度较慢,不能与现代化商品主产竞争相适应；也不能对车架结构的应力分布及刚度分布进行定量分析。

因此,设计中不可避免地造成车架各部分强度分配不合理现象；使得整个车架设计成本提高,而且某些部位强度不足,容易引起事故；某些部位强度又过于富余,造成浪费,达不到优化设计的目的。

随着CAD/CAE 技术的推广及计算机软硬件的发展,汽车行业已将CAD/CAE 技术用于汽车车架的设计与研究,为工作人员提供了可靠的计算工具[1]。

如果直接从CAD 软件导入Ansys ，会出现一些模型上相关问题，例如失去面，且其前处理不是很好；然而hyperworks 却有良好的CAD 兼容性和很好的有限元模型前后处理功能。

在CAD 中建立车架三维模型时，由于结构复杂,对一些附属结构和工艺结构，简化:1)略去某些功能件和非承载构件。

有些构件仅为满足工艺或使用要求设置,并非根据强度要求设置，对车架结构内力分布和变形的影响较小,因此建模时可以忽略（如工艺孔,缓冲座等）。

2)对某些部件进行简化。

车架主要是用槽钢和钢板铆接和螺栓连接而成，建立结合模型时只保证零件间的相对准确位置和连接孔的对应．根据副车架和主车架的连接方式，可将其简化为主车架左右边梁上的均部载荷，不再单独建模[2]。

将模型从CAD 软件导入hypermesh 中，车架边梁和横梁采用壳单元（SHELL63），实体零件（如吊耳，平衡悬架等）选用实体单元（solid45），钢板和板簧使用刚性梁单元和弹簧单元模拟。

摘要汽车车架是整个汽车的基体，是汽车设计中一个重要的环节。

车架支撑着发动机离合器、变速器、转向器、非承载式车身和货箱等所有簧上质量的重要机件，承受着传给它的各种力和力矩。

因此，车架必须要有足够的弯曲刚度，也要有足够的强度，以保证其有足够的可靠性与寿命。

同时，随着现在汽车的发展，载重货车的乘坐舒适性，操控性能也在不断提高，因此车架的设计还应同时兼顾舒适性和操控性。

本文以商用载重货车为研究目标，结合货车的各项参数，对车架进行设计。

确定了车架总成以及纵梁横梁的各项参数。

运用solidworks软件做出了车架的三维模型图。

同时利用ANSYS WORKBENCH有限元分析软件对车架的四种典型工况做出静力分析，得到各种工况下的变形情况和应力分布情况，同时对车架进行了模态分析。

最后根据分析结果对车架做出优化建议。

关键词: 载重货车；车架；结构设计；有限元分析IABSTRACTThe vehicle frame is the base of the car, is one of the most important parts in the automobile design. Frame supports the engine clutch, transmission, steering gear, non bearing body and the container all spring quality the important parts, bear and pass it on to all kinds of force and moment. Therefore, the frame must have enough bending stiffness, also want to have enough strength, to ensure sufficient reliability and life. At the same time, with now the development of automobile and truck ride comfort, handling performance also continues to increase, so design of the frame should also combine comfort and handling.In this paper, the commercial truck as the research objective, combined with the parameters of the truck, the frame design. Frame assembly and the longitudinal beam parameters were determined. The 3D model chart of the frame was made by SolidWorks software.. At the same time, the finite element analysis software ANSYS Workbench of the frame of four kinds of typical working conditions to make static analysis, obtained under various conditions of deformation and stress distribution, and the modal analysis of the frame. Finally, according to the results of the analysis of the frame to make optimization recommendations.Keywords:Truck； frame；structure design；finite element analysisII目录摘要 (I)ABSTRACT .................................................................................... I I 1 绪论 .. (1)1.1车架总成概述 (1)1.2国内外研究情况及其发展 (2)2 车架总成设计 (6)2.1参考车型及其参数 (6)2.2车架类型的选择 (6)2.3车架设计的技术要求 (11)2.4车架的轻量化 (13)2.5车架的参数设计 (13)3 车架的有限元静力学分析 (19)3.1车架几何模型的建立 (19)3.2车架有限元模型的建立 (19)3.3车架的静力学分析 (21)3.4 基于静力分析的车架轻量化 (32)4 车架的模态分析 (34)4.1车架模态分析的基本理论 (34)4.2车架有限元模态分析结果 (36)4.3车架外部激励分析 (40)5 总结与展望 (42)III5.1总结 (42)5.2工作展望 (43)参考文献 (45)致谢 (47)IV1 绪论1.1车架总成概述汽车车架是整个汽车的基体，是将汽车的主要总成和部件连接成汽车整体的金属构架，对于这种金属构架式车架，生产厂家在生产设计时应考虑结构合理，生产工艺规范，要采取一切切实可行的措施消除工艺缺陷，保证它在各种复杂的受力情况下不至于被破坏。

ZL30装载机前车架静力学有限元分析刘丽娟;王占英;梁建明;刘春东;王少雷;耿明超【摘要】The frame of a fuel tanker is studied. The parameter of the frame is defined by ANSYS. The static analysis of the frame includes the situation of bending, torsion, barking and swerve provide theoretical support for the automobile design of security and energy saving.%以车装载机前车架为研究对象,利用ANSYS软件对装载机前车架模型进行参数定义,对装载机前车架进行了满载工况、满载偏斜工况的静态分析,为装载机安全与节能设计提供了理论支持.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2017(000)007【总页数】2页(P34-35)【关键词】有限元;ANSYS;静态分析【作者】刘丽娟;王占英;梁建明;刘春东;王少雷;耿明超【作者单位】河北建筑工程学院机械工程学院,河北张家口,075000;河北建筑工程学院机械工程学院,河北张家口,075000;河北建筑工程学院机械工程学院,河北张家口,075000;河北建筑工程学院机械工程学院,河北张家口,075000;河北建筑工程学院机械工程学院,河北张家口,075000;河北建筑工程学院机械工程学院,河北张家口,075000【正文语种】中文轮式装载机是一种用途较广的工程机械，主要对散料进行铲装，通常是在露天矿山或工程建设工地作业，工作环境恶劣、复杂，在作业过程中结构件容易发生破坏失效。

前车架作为装载机支撑工作装置的基础件，其铰接点的布局是否合理，会影响到工作装置的工作性能。

在作业过程中前车架会承受工作装置传来的载荷，在颠簸的路面行驶或者作业时，还会受到剧烈的冲击载荷,容易发生破坏失效。

２００７年８月载货汽车驾驶室基本力学性能有限元分析程铭１，鲍际平１，吴阳年２（１．北京林业大学，北京１０００８３；２．简式国际汽车设计北京有限公司，北京１０００８５）摘要：建立了某正在研发的轻型载货汽车驾驶室有限元模型，应用有限元方法对其扭转工况下的静力学性能、固有振型及频率等动力学性能进行了分析。

结果表明，驾驶室整体结构满足静力学性能的要求，但存在局部薄弱环节且在车辆怠速时易与发动机产生共振。

针对分析得到的局部薄弱和共振问题提出了加强和改进的建议，为设计企业改进货车驾驶室结构提供了依据。

关键词：载货汽车驾驶室；有限元法；扭转刚度；模态中图分类号：Ｕ４６１．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７３－３１４２（２００７）０８－００１３－０４收稿日期：２００７－０４－１４作者简介：程铭，男，满族，籍贯辽宁，北京林业大学车辆工程在读硕士研究生，主要从事车辆结构有限元仿真及车辆被动安全性的研究。

ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＢａｓｉｃＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａＴｒｕｃｋ＇ｓＣａｂＣＨＥＮＧＭｉｎｇ１，ＢＡＯＪｉ－ｐｉｎｇ１，ＷＵＹａｎｇ－ｎｉａｎ２（１．ＢｅｉｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２．ＪａｓｍｉｎＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡｕｔｏＲ＆ＤＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆａＴｒｕｃｋ＇ｓＣａｂｉｓｃｒｅａｔｅｄｗｈｉｌｅｔｈｅｃａｂｉｓｓｔｉｌｌａｔｔｈｅｓｔａｇｅｏｆＲ＆Ｄ，ａｎｄｔｈｅｓｔａｔｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｎｄｅｒｔｗｉｓｔｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｎａｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｍｏｄｅａｎｄｎａｔｕｒａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｕｓｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｅｎｔｉｒｅｃａｂｉｓｒｅａｓｏｎａｂｌｅａｎｄｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｂａｓｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｌｏｃａｌｗｅａｋｎｅｓｓａｎｄｓｙｍｐａｔｈｅｔｉｃｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｉｓｇｉｖｅｎｔｏｅｎｈａｎｃｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｔｒｕｃｋｃａｂ；ＦＥＡ；ｔｏｒｓｉｏｎｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｍｏｄａｌ农业装备与车辆工程ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ２００７年第８期（总第１９３期）Ｎｏ．８２００７（Ｔｏｔａｌｌｙ１９３）０前言在汽车设计领域，伴随着计算技术的迅猛发展，有限元分析在汽车车身数字化开发过程中获得了广泛的应用，尤其是对轿车承载式车身基本力学性能的分析，已经作为新产品开发设计中结构分析的主要内容。

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√否题目名称中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。

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。

技术要求：1.研究中型载货汽车车架；2.有限元模型、载荷建立正确；3.生产纲领：成批生产。

三、设计（论文）完成后应提交的成果中型载货汽车车架有限元静力学分析程序一份；设计说明书（20000字以上）一份。

四、设计（论文）进度安排（1）知识准备、调研、收集资料、完成开题报告第1～2周（2.28～3.11）（2）整理资料、提出问题、撰写设计说明书草稿、熟悉Pro/E、ANSYS软件的使用第3～5周（3.14～4.1）（3）理论联系实际分析问题、解决问题，使用Pro/E、ANSYS软件完成中型载货汽车车架的三维设计、强度分析等部分设计内容，中期检查第6～8周（4.4～4.22）（4）改进完成设计，改进完成设计说明书，指导教师审核，学生修改第9～12周(4.25～5.20) （5）评阅教师评阅、学生修改第13周（5.23～5.27）（6）毕业设计预答辩第14周（5.30～6.3）（7）毕业设计修改第15～16周（6.6～6.17）（8）毕业设计答辩第17周（6.20～6.24）五、主要参考资料1.刘惟信．汽车设计．北京：清华大学出版社2.张洪信．有限元基础理论与ANSYS应用．北京：机械工业出版社，2006.13.段进，倪栋，王国业．ANSYS10.0结构分析从入门到精通．北京：兵器工业出版社，2006.104.姜勇，张波．ANSYS7.0实例精解．北京：清华大学出版社5.汽车车身结构与设计．北京：机械工业出版社6.余传文．重型载货汽车车架结构的有限元仿真及优化．吉林大学硕士学位论文，20057.黄华，茹丽妙．重型运输车车架动力学分析．车辆与动力技术8.刘新田，黄虎，刘长虹等．基于有限元的汽车车架静态分析．上海工程技术大学学报，2007，6：112～1169.中型载货汽车车架设计资料10.网络资源，超星数字图书馆11.近几年相关专业CNKI网络期刊等六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日。

10.16638/ki.1671-7988.2019.16.043载重货车车架的静力学分析*洪雨，彭闪闪*，王玲芝，许星月，刘通，尹宗军（安徽信息工程学院机械工程学院，安徽芜湖2411001）摘要：车架承受传递给它的各种力和力矩，其必须具有足够的抗弯刚度和强度。

文章以某商用货车车架为原型，利用ANSYS workbench有限元分析软件对车架的四种典型静态工况，包括承载、扭转与弯曲，得到了各工况下该车架的变形和应力分布。

关键词：货车车架；有限元分析；工况中图分类号：U463.32 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)16-118-03Static analysis of truck frame*Hong Yu, Peng Shanshan*, Wang Lingzhi, Xu Xingyue, Liu Tong, Yin Zongjun ( Anhui Institute of Information Technology School of Mechanical Engineering, Anhui Wuhu 241100 ) Abstract:The frame experiences the various forces and moments transmitted to it, which must have sufficient bending stiffness and strength. In this paper, the frame of a commercial truck is taken as the prototype, and the four typical static working conditions of the frame, including load-bearing, torsion and bending, are analyzed using ANSYS workbench (a finite element analysis software). The corresponding deformation and stress distribution of this frame under each working condition are obtained.Keywords: truck frame; finite element analysis; working conditionCLC NO.: U463.32 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)16-118-03前言货车整车大部分的重量都由车架承受，在行驶时车架还需承受来自车内各部件的力和力矩的作用。

摘要汽车车架作为汽车关键的承载部件，它将发动机和车身等总成连成一个有机的整体，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，因此设计出重量轻且各方面性能达到要求的车架结构是一项重要工作。

传统的车架结构设计是采用类比的思想进行经验设计，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。

设计出的车架结构除了个别部位的应力水平比较高外，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，减少汽车的制造成本，提高市场竞争力。

本文以解放J4R中型载货汽车车架为研究对象，在现有CAD图纸的情况下进行简化，通过对ANSYS软件的学习，以Pro/E软件创建车架实体模型，对车架的静力以及模态进行了分析。

得到一些有益的结论，并掌握了一般静力分析中的网格划分、约束加载、分析求解等过程进行了认真的学习，为车架的设计和改进提供了指导作用。

关键词：中型载货汽车；车架；ANSYS；静力分析；模态分析ABSTRACTAs an important component, frame carrying the whole vehicle, such as assembly, take the engine and body together into an organic whole,endure the loads from the road and many kind of complex loads, and many important assemblys are based on frame,use the frame as a vector. So design a lightweight and all aspects of performance to meet the requirements of the frame structure is an important work. The frame structure of traditional design is the idea of experience with analog design, this methed caused two problems: First, simplify the calculation accuracy of the frame is not enough to ensure the strength and stiffness requirements of leaving the frame design is too safe, resulting the frame structure designed overweight. Second is caused by separation of design and calculation of the frame, the frame is not conducive to raising the level of the designer's design. In addition to the frame structure designed for individual parts of the stress level is relatively high, most parts of the stress level low. Therefore, it is necessary to use finite element method to optimize the design of the frame structure to reduce the chassis weight, reduce vehicle manufacturing costs, improve market competitiveness.In this paper, use FAW J4R medium truck frame for the study, in study of ANSYS software ,and use Pro / E software to create solid models of the static frame and the mode were analyzed. Get some useful conclusions, and mastery of the general process of static analysis for improved frame design and provide guidance.Key words: MediumTruck ;Frame;ANSYS;Static Analysis;Modal Analysis目录摘要 (I)A bstract (II)第1章绪论 (1)1.1 选题的背景 (1)1.2 选题的目的 (1)1.3 选题的意义 (1)1.4 研究现状 (2)1.5 课题主要内容 (4)第2章有限元基础及ANSYS软件介绍 (5)2.1 有限元分析简介 (5)2.2 有限元方法的基本求解过程 (6)2.3 有限元分析的误差及建模准则 (7)2.4有限元分析软件ANSYS简介 (9)2.4.1 ANSYS的发展概述 (9)2.4.2 典型的ANSYS分析过程 (10)2.4.3 ANSYS的主要功能 (11)2.4.4 ANSYS的主要特点 (12)2.4.4 ANSYS软件提供的分析类型 (13)2.5 本章小结 (14)第3章车架有限元模型的建立 (15)3.1 车架的实体建模 (15)3.1.1 Pro/E软件简介 (15)3.1.2 Pro/E软件基本功能 (16)3.1.3 几何建模的简化 (16)3.2 应用Pro/E软件三维几何模型的建立 (18)3.3 应用ANSYS软件对车架模型进行网格划分 (19)3.4 实体单元Solid 45的简介 (21)3.5 本章小结 (24)第4章车架有限元的静力级模态分析 (25)4.1 车架静力分析 (25)4.1.1 车架受力情况 (25)4.1.2车架结构静力分析及约束处理 (26)4.2 车架模态分析 (33)4.2.1 结构动力性能分析方程 (34)4.2.2 车架结构模态分析 (34)4.2.3 分析结果 (41)4.3 本章小结 (41)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (44)附录 (45)第1章绪论1.1 选题的背景车架是汽车各总成的安装基体，它将发动机和车身等总成连成一个有机的整体，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，因此设计出重量轻且各方面性能达到要求的车架结构是一项重要工作。

某重型载货车车架有限元静态及其试验研究的开题报告
题目：某重型载货车车架有限元静态及其试验研究
研究背景：
随着国家经济的发展和人们生活水平的提高，重型货车已成为现代物流运输中不可或缺的一部分。

而货车的安全性和稳定性则是保障货车运输安全的关键因素，而货
车车架则是整车的重要结构部分。

因此，对于货车车架性能的研究显得尤为重要。

目的：
本研究旨在通过车架有限元分析及试验研究，探讨某重型载货车车架的静态力学性能和强度，为提高货车的安全性和稳定性提出科学的建议和措施。

研究内容：
1. 车架结构设计与有限元建模
2. 车架静载试验及测试方法
3. 负载下车架应力、位移变化研究
4. 车架材料力学性能测试及分析
5. 车架结构优化研究
研究方法：
1. 通过SolidWorks等软件对车架结构进行建模，并将车架有限元建模导入ANSYS软件中进行静态分析。

2. 采用车架静载试验及测试仪器对车架进行精确测试，获取车架在负载下的应力变化规律、位移变化规律等数据。

3. 通过有限元分析结果和试验数据，对车架材料和结构进行力学性能测试及分析，找出车架的疲劳寿命和强度极限。

4. 根据研究结果，对车架结构进行优化设计，提出相应的改进措施。

研究意义：
本研究将为重型载货车车架的设计和制造提供重要的参考，可以发现车架结构的弱点及不足，提高车架结构的强度和稳定性，为货车的安全行驶提供了科学的基础。