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汽车车架的静态强度分析1、水平弯曲工况水平弯曲工况下，车身骨架承受的载荷主要是由车身、动力总成、备用轮胎、电瓶、散热器、压缩机、油箱和油、司机座椅、乘客、行李箱、清洁水箱、玻璃等的质量在重力加速度作用下而产生的。
该工况模拟客车在平坦路面以较高车速匀速行驶时产生的对称垂直载荷。
它是经常行驶于平坦道路上的大客车主要运行情况，其车速较高、车身骨架扭转角不大，它主要承受由垂直振动所引起的较大的弯曲载荷。
载荷与边界条件水平弯曲工况下，车身骨架承受的载荷是主要质量在重力加速度作用下而产生的。
本文根据车载质量的空间布置情况将它们换算节点载荷施加在其布置位置的梁的节点上。
此外，为消除车身骨架的刚体位移，需要对骨架与悬架的装配位置的节点进行约束。
水平弯曲工况下，其边界条件为：约束前轮装配位置处节点的三个平动自由度UX, UY, UZ，从而释放三个转动自由度ROTX, ROTY, ROTZ;约束后轮装配位置处节点的垂直方向自由度UZ，释放其它自由度。
水平弯曲工况加载示意图2、极限扭转工况整车满载水平放置，后两轮固定，前轴间加一极限扭矩（前轴负荷的一半乘以轮距），相当于客车单轮悬空的极限受力情况，模拟客车在崎岖不平的道路上低速行驶时产生的斜对称垂直载荷。
极限扭矩计算公式:T =Px L/2，其中T表示计算扭矩、p表示前桥悬挂负荷、L表示前轮轮距。
扭转工况下的动载，在时间上变化得很缓慢，所以惯性载荷也很小，因此，车身的扭转特性也可以近似地看作是静态的，而试验结果也证实了这一点，静态扭转试验和动载试验所测得的骨架的薄弱部位一致。
即静态扭转时骨架上的大应力点，就可以用来判定动载时的大应力点。
载荷与边界条件由于路面不平度的作用，汽车需要模拟两前轮之一悬空时，车身骨架静态极限扭转时承受的应力分布情况，这种情况下车身骨架的载荷同满载水平弯曲工况一样。
边界条件为：约束左（右）前轮装配位置处节点的三个平动自由度UX, UY, UZ，释放三个转动自由度ROTX, ROTY, ROTZ;释放右（左）前轮装配位置处节点的所有自由度；约束后轮装配位置处节点的垂直方向自由度UZ，释放其它所有自由度。
重型半挂车架有限元静态分析2007-12-18 [ 字体：大中小 ]1 概述重型半挂车的车架为边梁式结构，中间有两根主承载梁纵梁，纵梁为优质成型工字钢或焊接工字钢，其结构做成阶梯形，以降低重心。
两纵梁间采用焊接横梁，横梁采用优质钢板冲压成型或成型槽钢，两纵梁外侧采用翼梁焊接，翼梁为变截面优质钢板，横梁、翼梁与纵梁连接采用交叉结构，增加了车架抗弯强度和抗扭刚度。
整个车架是全金属结构焊接而成，车架前部可通过牵引销连接牵引车，中前部可停放重型履带式车辆，左右侧分别装有工具箱、防护网和备胎等附件，表面铺有压花钢板和若干防滑条，下部可通过钢板弹簧连接三个车桥，车架为对称结构，如图1所示。
有限元法是一种求解数理方程的数值计算方法，是解决实际工程问题的强有力的分析手段，它的基本思想是将结构进行有限元离散化，用有限个容易分析的单元来表示复杂的工程结构，各单元之间通过有限元节点相互连接，根据有限元理论建立有限元总体方程，然后求解。
其计算结果的可靠性在科学方面已经得到广泛的认可。
ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学和耦合场于一体的大型CAE有限元处理工具。
有限元静态分析为复杂重型车架结构受力分析提供了有效的手段。
在载荷作用点恒定、加载速度缓慢或者为零、加载量值缓慢变化或保持恒定情况下，计算结构的应力、应变、位移的过程，能够在车架设计初期全面了解该半挂车车架在不同工况下的强度和刚度状况，确定应力、应变危险点，同时也能对车架结构优化设计进行分析指导。
在重型半挂车开发设计阶段，由于缺乏必要的动态试验设备和完善的实验方法，对车架在各种载荷工况和路面条件下的可靠性不能进行准确的有效分析和计算。
采用有限元分析，通过建立适当的有限元模型，可在车架的开发设计阶段，对其进行强度分析，以提高车架的开发速度和质量。
2 有限元分析车架静态有限元分析是计算在固定不变的载荷作用下的结构响应，它不考虑惯性和阻尼的影响，如结构随时间变化载荷的情况，静态分析主要是结合有限元理论，从静力学、几何学、物理学三方面对结构进行分析。
农用运输车车架动静态有限元分析的开题报告1. 研究背景和目的农用运输车是农业生产中不可缺少的运输工具，它承担着运输农产品、农用物资等重要任务。
然而，随着农业科技的不断发展，农用运输车的要求也越来越高，如载重量、运输速度、安全性等方面都需要得到提高。
针对农用运输车车架的动、静态特性问题，本研究旨在利用有限元分析方法，对农用运输车车架进行动、静态分析，为提高农用运输车的性能和安全性提供理论依据。
2. 研究内容和方法2.1 研究内容本研究的主要研究内容如下：（1）农用运输车车架的结构特点和载荷特点分析（2）建立农用运输车车架有限元模型（3）对农用运输车车架进行静态分析，考虑不同载荷情况下的应力和变形情况（4）对农用运输车车架进行动态分析，考虑车辆在不同道路条件下的受力情况2.2 研究方法本研究采用以下方法进行研究：（1）文献调研法：对相关文献进行搜集、整理和分析，了解农用运输车车架结构和有限元分析方法等方面的研究现状和发展趋势。
（2）理论分析法：通过理论方法分析农用运输车车架的结构特点、载荷特点等因素对车架动、静态特性的影响。
（3）有限元分析法：利用ANSYS、ABAQUS等有限元分析软件，建立农用运输车车架的有限元模型，并对其进行动、静态分析。
3. 研究意义（1）为提高农用运输车的性能和安全性提供理论依据。
（2）为农用运输车的设计、制造和运输提供参考。
（3）为相关领域的研究者提供参考和借鉴。
4. 研究计划和进度安排本研究的主要工作计划和进度安排如下表所示：序号 | 工作内容 | 时间节点-----|---------|--------1 | 文献调研 | 第1-2周2 | 农用运输车车架的结构和载荷特点分析 | 第3-4周3 | 建立农用运输车车架有限元模型 | 第5-6周4 | 对农用运输车车架进行静态分析 | 第7-10周5 | 对农用运输车车架进行动态分析 | 第11-14周6 | 成果总结和撰写论文 | 第15-16周5. 项目预算和资金来源本研究预计总投入50万元，其中包括设备购置、人员经费、实验费用等。
摘要：用UG软件建立某自卸车车架的三维模型，引入ANSYS有限元分析软件，按照设计要求，对车架的载荷计算进行了探讨，分析了其应力分布状态和变形情况及模态分析，验证了车架设计的合理性。
关键词：自卸车车架有限元1 前言某公司开发的平头四轮自卸车，其车架需进行强度校核，笔者利用设计的二维图纸，再用UG软件建立了三维模型，然后导入ANSYS软件中进行强度、刚度分析，利用分析的结果验证了设计的合理性，提出了局部改进方案，对设计进行优化。
2 车架结构该自卸车设计载重量2 t，车架全长4 255 mm，宽度为720 mm。
边梁式、前后等宽，纵横梁皆为槽钢勺铆接件，纵梁最大断面尺寸是160 mm×65 mm×5mm，四根横梁的断面尺寸为139 mm×65 mm×5mmmm，一根复合横梁、一根元宝梁。
车架结构如图1所示：3 车架的受力状态静止和匀速行驶过程中，货箱的质量和汽车的载重均匀分布在支撑货箱的车架纵梁的上表面上；驾驶室的重量作用在车架前端四支承点上；车架的元宝梁和其前方两个支架支撑着该车的动力总成；其他总成支承在相关固定位置。
刚开始卸货的瞬问，货物和货箱的质量对车架的作用力按集中载荷处理，作用在二举升缸的支承位置，其余载荷同静止状态。
车辆在崎岖不平的道路上低速行驶时，有可能会产生一轮悬空，而另一侧车轮遇到路面凸起的状态，则此轮所受载荷为零，另一侧车轮所受载荷为原来的2倍。
对载重车而言，后轮悬空车架所受应力最大。
在计算中，以车辆满载水平放置状况下，再在车架相应位置施加等效扭转力矩来模拟。
4 车架的有限元分析4．1 有限元模型的建立使用UG软件按照设计图纸建立三维实体模型，在保证计算精度及单元划分的前提下，适当的对车架的几何结构进行简化，导入ANSYS软件。
利用三维模型编辑工具采对模型进仃进一步的编辑，然后进行划分网格等操作。
4．1．1 单元类型在早期及现有的车架有限元分析资料中，多采用梁单元和板单元。
汽车车架的静态强度分析汽车车架是整个车辆结构的骨架，负责承担各种静态和动态负载，并保证车辆的稳定性和安全性。
因此，对汽车车架的静态强度进行分析和测试非常重要。
本文将从静态强度分析的目的、方法和应用等方面进行探讨。
静态强度分析主要是通过数学模型和计算方法，分析车架在静态负载下的应力、应变分布和变形情况，从而评估车架的强度和刚度。
该分析能够提供一定的设计指导和性能评价，可以帮助工程师合理设计车架的结构和材料，确保其能够承受正常使用条件下的负载，并提高车辆的安全性和性能。
静态强度分析的方法主要包括解析方法和数值模拟方法。
解析方法是通过基于力学原理的方程和公式，利用数学和物理的方法，对车架进行受力分析和计算。
这种方法适用于简单的结构和荷载条件，具有计算速度快的优点，但对于复杂结构或非线性问题的分析能力有限。
常用的解析方法包括静力学和弹性力学的分析方法，如静力学平衡方程、应力-应变关系的理论等。
数值模拟方法是利用计算机和软件工具，通过建立虚拟模型和数学模型，对车架进行模拟和计算。
这种方法适用于复杂结构和非线性问题的分析，可以更准确地预测车架的强度和刚度。
常用的数值模拟方法包括有限元分析方法和多体动力学分析方法。
有限元分析方法将车架分割成有限个小单元，通过数学计算得到每个单元的应力和变形，最终得到整个车架的应力和变形分布。
多体动力学分析方法则是利用动力学方程和运动学方程，对车架在静态负载下的运动和变形进行模拟和计算。
静态强度分析在汽车工程中具有广泛的应用。
首先，它可以用于评估车架的设计方案和材料选择。
通过对不同设计方案进行静态强度分析，可以找到最优的设计方案，并选择适当的材料，以提高车架的抗弯、抗压和抗扭强度。
其次，静态强度分析也可以用于验证车架的安全性能。
通过模拟车架在极端负载情况下的应力、应变和变形，可以评估车架的安全性能，并指导相关安全措施的设计。
此外，静态强度分析还可以应用于车架的优化设计和性能改进，以满足不同使用条件和需求。
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]。
牵引车车架的动静态性能分析摘要：本文以Ansys 软件为分析工具对从国外引进的某型牵引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 单元模拟铆钉传力建立计算模型，研究该车架静、动态性能，了解该车架的优缺点。
关键词：车架; 有限元分析；随机振动引言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。
随着科技的进步，国际上汽车车架的开发和设计己由经验、类比、静态设计方法，进入建模、静动态分析、动态参数优化阶段，并向基于计算机平台的虚拟设计发展。
国内车架设计，尤其是轿车、客车和载重货车车架设计仍以引进技术为主，车架分析和设计能力较低，与国外先进水平有较大差距。
本文以某汽车公司从欧洲引进的牵引车车架为研究对象，对该车架结构的基础应力进行分析了解，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[1]，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连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的结构，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、横梁连接情况，是目前常采用一种模型。
该车架是多层结构，纵梁断面为槽形，各层间用螺栓或铆钉方式连接，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。
图1 车架结构示意图该车架长7m，宽约0.9m，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组成。
考虑到车架几何模型的复杂性，可在三维CAD 软件UG 里建立好车架的面模型，导入到Hypermesh 软件中进行网格划分等前置处理，然后提交到Ansys 解算。
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。
汽车车架的静态强度分析汽车车架静态强度分析的目的是确定车架在不同负载下的应力和变形情况，从而判断车架是否能够承受正常工作条件下所受到的力和压力，并且保持结构的稳定性。
这需要进行力学计算和数值模拟，通过建立数学模型和采用适当的分析方法，来模拟和预测车架在不同工况下的受力情况。
在汽车车架的静态强度分析中，一般需要考虑以下几个方面：1.车架材料的选取：合理选择车架材料对保证车架的强度和轻量化具有重要影响。
常用的车架材料包括高强度钢、铝合金和碳纤维等。
根据车架的设计要求和使用环境的特点，选择合适的材料进行分析和计算。
2.车架的边界条件：在进行车架强度分析时，需要确定车架的边界条件，包括支撑结构、连接方式和外部负载等。
这些边界条件将直接影响到车架的受力情况和变形情况。
3.车架的结构设计：车架的结构设计是保证车架强度和刚度的关键。
合理的结构设计可以减小车架的重量，提高其强度和刚度。
在设计过程中需要考虑各个部件的布局、横截面形状和连接方式等因素，以满足设计要求。
4.车架的强度计算和模拟分析：在进行车架强度计算时，需要采用适当的力学理论和分析方法，例如有限元分析等。
通过对车架进行力学计算和数值模拟，可以得到车架的应力和变形情况，从而评估车架的强度和稳定性。
在进行汽车车架的静态强度分析时，还需要考虑不同工况下的负载情况。
例如，正常行驶时车辆的自重负载、车辆悬挂系统的负载和车轮悬挂加载等。
通过综合考虑这些因素，可以得到车架在不同工况下的强度和稳定性，并对设计进行优化。
总之，汽车车架的静态强度分析是保证车辆运行安全的重要环节。
通过对车架材料、边界条件、结构设计和负载情况等方面的分析和计算，可以评估车架的强度、刚度和稳定性，并为车架的优化设计提供指导。
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)16-118-03
Static 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 condition
CLC 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。
例面对崎岖不平的道路，由于车轮的冲击，车架会受到冲击载荷，而造成相应的扭转变形，车内各部件的相对位置也可能发生变化，这将不利于车体的稳定性。
因此，对于载重货车来说，其车架应具有出色的抗弯、抗扭以及抗疲劳性能[1-3]。
另一方面，传统的车架设计因缺少相应的定量分析已经不能满足快速发展的市场需求。
随着近二十几年来，有限元分析理论的日益成熟以及计算机辅助技术的快速发展，CAE分析已经深入渗透在车架开发设计以及结构优化的全过程。
周元利用CAD软件研究了重型栅栏式运输车车架在四种工况的强度性能、刚度性能以及前七阶的模态分析，对应例集中区域进行了相应的优化，提高车架结构的合理性[4]。
孙艳鹏利用ANSYS软件，对货车车架在弯曲、扭转、紧急制动和紧急转弯四种工况下的静态强度进行了分析，为研究车架稳定性提供了许多指导意义[5]。
为此，本文以某边梁式货车为研究对象，对负载弯曲、非水平扭动、横向弯曲以及紧急制动四种工况下的车架进行了静力学分析。
1 计算模型的建立
以载重货车车架为研究对象，车架采用边梁式设计，分别由2根纵梁和6根横梁组成，纵梁上下表面平直。
车架整
作者简介：洪雨（1998-），女，就读于安徽信息工程学院机械工程学院车辆工程专业，研究方向：CAE辅助。
通讯作者：彭闪闪，硕士，讲师，就职于安徽信息工程学院，研究方向：计算辅助设计。
*基金项目：安徽省省教育厅自然科学重点项目（KJ2018A0633）。
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洪雨 等：载重货车车架的静力学分析
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体的总长度设定为8400mm ，总宽860mm 。
纵梁和横梁的高度都是300mm ，宽度都为90mm 。
我们采用Solidworks 对该车架进行了三维虚拟建模。
它的物理属性如表1所示。
表1 车架的基本物性参数
将该三维模型导入有限元分析ANSYS 中进行网格划分，整个车架被划分为109297个单元，218357个节点，413723个自由度，其中接触单元1658个。
车架的实体建模和网格划分如图1所示。
图1 (a) 实体模型；(b) 网格划分图
2 车架的静力学分析
2.1 静止负载弯曲
满载弯曲条件是当车辆在满载情况下在良好道路上以恒定速度行驶时车架对其承受的重量的响应。
满载状态也是卡车的限制条件。
在这种情况下，如果框架符合相应的标准，在正常工作条件下将不可避免地达到标准。
驾驶室分布在车架前端22mm 上，其他总成加载重1000kg 均匀分布在车架后端，将固定位约束施加在车架与悬架连接的八个面上，如图2所示。
图2 (a) 货物加载位；(b) 发动机变速箱集中加力位
满载的变形如图3(a)所示。
框架尾部的变形最大，为2.20mm ，框架最大弯曲挠度正常小于10mm ，因而车架在静态满载情况下满足相应性能要求。
由于这种型号的车太长，车架的悬挂时间太长。
在模拟分析中，载荷按均匀分布运行，导致框架尾部变形。
在实际使用中，尾端的载荷不会太大，所以实际中的变形量会更小。
从内部应力云图3(b)中不难看
出，组件的等效应力不超过屈服应力（320MPa ），后轮后支撑的最大应力为144.85MPa ，小于材料的屈服强度，因此框架在静止时处于满载状态时满足性能要求。
图3 (a) 满载位移云图；(b) 满载应力云图
2.2 静止30%超载
若在货箱位置多施加30%负载，从图4（a ）中可以看出，在这种情况下，框架的最大变形是 2.8632mm ，位于货车尾端。
最大的弯曲挠度小于10mm ，所以在静态30%超载工况下的车架满足相应性能要求。
再来看图4（b ）的应力云图，等效应力也是没有超过屈服应力（320MPa ）的部分，最大应
力值188.3MPa ，小于材料的屈服极限。
因此，当车架30%超载时满足性能要求。
图4 (a) 30%超载位移云图；(b) 30%超载应力云图
2.3 非水平扭转
图5 (a) 车架扭曲变形位移图；(b) 车架扭曲变形应力图
当车辆一侧的轮胎进入凹坑或遇到凸起的障碍物时，通常会出现框架最严重的变形。
在这种扭转条件下，汽车的应力和变形是最差的。
通常，在粗糙和不平坦的道路上，速度较低，向右前轮施加10mm 的位移，并且根据固定的位移处理其他三个轮。
框架的最大位移和应力云计算如图5所示。
由计算结果可知，在扭曲变形工况下最大位移为10.192mm ，发生在车架右前部；最大应力399.3MPa ，所以发生在悬架与
汽车实用技术
120 车架连接处架依然满足性能要求。
2.4 横向弯曲工况
车辆行驶途中突然急转时，在离心力的作用下，框架承受横向载荷。
以紧急右转限制状态例，转弯半径按10m 计算。
前轮采用固定约束，在满载条件下应用2.5m/s 2的横向加速度。
相应的位移和应力云如下图6所示。
最大位移为17.891mm ，发生在车架末端；最大应力为148.8MPa ，发生在前悬架与元宝梁连接处，满足车架性能要求。
图6 (a) 横向弯曲位移云图；(b) 横向弯曲应力云图
2.5 紧急制动工况
车辆在紧急制动时，车架会受到各部分的载荷与纵向产生的惯性力的作用。
满载紧急制动时，考虑前后车轮完全抱死的情况，附着系数取φ=0.7，制动时的最大减速度为0.7m/s ，车架位移云图和应力云图如图7所示。
在这种情况下，框架的最大变形为 2.2025mm ，框架的最大弯曲挠度通常小于10mm ，所以该车架在静态满载工况下满足性能要求。
等效应力没有超过屈服应力（493MPa ），最大应力114.8MPa ，还是出现在左后轮后支撑处，依然小于材料的屈服极限，因此车架满足性能要求。
图7 (a) 紧急制动位移云图；(b) 紧急制动应力云图
3 结论
采用Solidworks 软件绘制货车车架的三维模型。
同时，采用ANSYS workbench 有限元分析软件分析了框架四种典型工况的静态条件，包括承载、扭转与弯曲情况，得到了各种工况下的变形和应力分布情况，结果显示该车架在所有工
况下都满足安全性能要求。
参考文献
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