基于Hypermesh的牵引车车架拓扑优化及有限元分析

应力U R^-''i r t■m l w：i^ -■ m张■域iH i国重，親簾团造產研韵总院》)1概述随着我国汽车工业的发展、石油行 业对设备生产成本的压缩，以及对设备 采购周期的控制，开发压裂车专用底盘，取代进口压裂车底盘，从而更好的满足 市场需求。

本文针对自主研发的压裂车 底盘进行有限元分析：在Creo中建立 车架模型，将模型导入至HyperMesh 中进行前处理，然后使用A N SYS结构 求解器进行求解。

通过对底盘在弯曲、扭转两种工况下的应力分析，确定底盘 满足使用要求。

2分析模型的建立2.1实体模型的建立压裂车底盘模型使用P T C公司的 Creo2.0建立。

为了便于求解，在不影 响计算精度的前提下，对底盘进行一定 的简化处理，只保留车架纵梁、横梁及 必要的连接性零件。

简化后的压裂车底 盘模型如图1所示。

图1简化后的压裂车底盘模型2.2有限元模型的建立有限元模型的建立作为前处理中极为重要的一步，对计算结果的精度有很大的影响。

有限元模型的建立主要在Altair公司的HyperMesh中进行。

2.2.1几何模型的导入HyperMesh作为一款前处理软件，支持绝大多数的C A D数据类型的读入。

为了保证几何数据的完整性，采用HyperMesh的•asm接口直接读入Creo原生数据，Creo的全局坐标系即为HyperMesh的全局坐标系。

2.2.2 几何清理及中面抽取有限元分析过程中，几何模型中存在的小特征会大大提高网格划分的难度与计算成本。

另外，小特征处会产生严重的应力集中，甚至应力奇异，提高计算结果分析难度，降低准确性。

因此，计算使用HyperMesh软件，删除直径小于15mm的非连接用圆孔。

由于底盘零部件及总成大多使用板壳结构，且在对底盘进行强度判定时，主要使用第四强度理论（形状改变能密度理论），即对等效应力和材料许用应力进行比较，不考虑剪应力沿板厚的变化，所以计算时使用SHELL181单元来模拟压裂车底盘结构。

HYPERMESH二次开发技术在车架结构分析中的应用作者：龚剑云汤建农申振华孟强来源：《计算机光盘软件与应用》2014年第20期摘要：卡车车架数据规模大、重复操作多，导致车架前处理所需的工时在CAE分析流程中占绝大部分，而且容易出现操作失误、不易追溯、延误分析时间。

利用HYPERMESH二次开发接口，应用TCL/TK语言和其它语言结合方式，建立车架结构分析前处理管理平台，可以定制车架前处理整个流程，实现流程自动化，有效提高工作效率和规范性，从而达到前处理过程统一化和标准化。

关键词：CAE分析；HyperMesh；二次开发；流程自动化中图分类号：TP391.72车架是卡车的重要组成部分，在整车设计中占据着重要位置，车架结构分析的主要工作量在前处理。

基于HYPERMESH的二次开发，可以开发出自己的应用程序界面，建立车架结构分析前处理管理平台，把前处理中的数模导入、建模、装配连接、设置材料属性和零件属性、添加约束和载荷、建立分析工况等一系列过程固化，并能将各种车型的分析项、各种分析工况的边界条件固化。

因此基于HYPERMESH的二次开发不仅可以实现车架分析的流程化、标准化、规范化；还可以提高前处理的工作效率，减少人为错误和遗漏。

1 HYPERMESH二次开发的技术路线1.1 应用Tcl/Tk语言实现自动处理HYPERMESH是HyperWorks一系列软件中的前处理软件工具。

HYPERMESH软件的界面功能强大，Tcl/Tk脚本命令和函数非常丰富，每一项操作都有对应的命令，因此，完全可以通过编写脚本程序实现逻辑处理和界面功能。

例如，前处理过程中的CAD格式转换、定义Assembly和Component的层级关系、定义材料属性，定义约束、载荷、工况等。

1.2 应用VC++开发专用功能和集成界面用tcl命令文件处理单个模型或结果，可以方便的实现（局部环节）自动化，但不容易实现批处理以及和其他软件的集成。

10.16638/ki.1671-7988.2016.07.018基于HyperMesh-Optistruct转向机支架拓扑优化设计高静，梁江波，偶晨阳，安俊龙（陕西重型汽车有限公司，陕西西安710200）摘要：利用通用有限元分析软件HyperWorks11.0，对某重型车转向机支架进行了静强度分析及拓扑优化设计，优化后模型在满足零部件安全可靠性设计要求的前提下，减重效果明显，达到了轻量化的目的。

关键词：Hypermesh11.0；转向机支架；静强度分析；拓扑优化；可靠性中图分类号：U462.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2016)07-58-02Based on HyperMesh - turning machine Optistruct topology optimization designGao Jing, Liang Jiangbo, Ou Chenyang, An Junlong( Shaanxi Automoblie Group CO., Ltd, Shaanxi Xi'an 710200 )Abstract: The use of finite element analysis software HyperWorks11.0, For a heavy vehicle steering bracket static strength analysis and topology optimization design, The optimized model components meet the safety and reliability of the design requirements of the premise, Weight loss effect is obvious, Achieve the purpose of lightweight.Keywords: Hypermesh11.0; Steering bracket; Static strength analysis; Topology Optimization; reliabilityCLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)07-58-02引言结构优化设计是一种规格化的设计方法，要综合各方面的因素、要求、约束条件等等，将设计问题按优化设计所规定的格式建立健全数学模型，选择合适的优化方法及计算机程序，然后再通过计算机的计算，自动获得最优设计方案，从而产生一个理想的设计[1]。

基于Hypermesh的前副车架结构优化张泽豫;焦志勇;赵鹏;苏仕见【摘要】建立某款车型的前副车架的几何模型,运用Hypermesh在已建立的几何模型上基础上进行网格划分,根据实际实际情况定义边界条件与施加载荷,完成有限元模型的建立;分析计算在相应载荷与边界条件下副车架的静态刚度、强度,并进行模态分析;分析表明,副车架强度符合使用要求,但是该车架的二阶模态与发动机中高转速时激振频率较为接近从而可能会产生共振;针对该问题提出相应的优化方案.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)019【总页数】4页(P42-44,100)【关键词】副车架;模态分析;结构优化【作者】张泽豫;焦志勇;赵鹏;苏仕见【作者单位】天津科技大学机械工程学院,天津 300222;天津科技大学机械工程学院,天津 300222;天津科技大学机械工程学院,天津 300222;天津科技大学机械工程学院,天津 300222【正文语种】中文【中图分类】U463前言汽车前副车架不仅是作为汽车悬挂连接部件与车身之间的一种辅助装置，同时也是汽车底盘中重要零件之一，该结构常见于采用承载式车身的车型中。

副车架的作用是阻碍振动和噪声的传播，减少其进入车厢，因此在主要出现在豪华的轿车和越野车上，有些汽车还在引擎装上副架。

传统的承载式车身没有副车架，其悬挂直接与车身钢板相连的，所以前后车架的悬挂摇臂机构都为散件，易与路面、发动机激励产生共振。

在副车架诞生以后，可以将前后悬挂装在副车架上，构成一个车架总成，然后再统一安装到车身上。

本文通过对副车架与前车架的连接的优化，以及对局部结构的优化来降低可能发生共振的概率。

1 副车架模型的建立本文研究工作中，主要采用有限元前处理软件 Hyper-mesh建立汽车前车架有限元模型。

如图所示，为本有限元建模的基本流程[1]，其中各操作所需的具体研究工作如下：图1 有限元建模流程1）几何模型的清理与简化。

基于Hypermesh的客车车身有限元分析沈兵，靳春宁，胡平大连理工大学汽车工程学院，大连（116024）E-mail：279987329@摘要：有限元方法和理论对现代车身设计具有重要的实际意义。

综合现有的建模方案，提出了用壳单元建立有限元模型的方法；针对三种工况，应用有限元软件Hypermesh对模型进行后处理，找出了应力、位移分布情况；对轻量化设计提供了可靠的依据。

关键词：客车车身；壳单元；有限元分析中图分类号TG404；TH114；TB1151. 引言当前国内对客车车身的有限元建模方法大致有三种，即采用梁单元、壳单元和体单元。

采用梁单元可使计算量大大降低，但由于简化太多，导致一些关键受力截面无法正确表达，使得可信度不高，很难起到指导作用。

采用体单元构建的客车骨架跟现实情况很接近，但建模时间太长，不宜采用。

而壳单元弥补了梁单元与体单元的不足，是比较理想的建模方法。

本文正是采用壳单元构建了客车车身模型，并按照实际使用条件进行车载负荷计算，对车体进行结构分析。

2.模型的建立目前UG具有强大的曲面造型功能，在航空和汽车行业应用非常广泛；而Hypermesh 是世界上领先的有限元前后处理软件，它与UG等许多软件都有良好的接口。

本文采用UG 对客车车身进行何造型设计，然后在Hypermesh中进行网格划分以及前后处理工作。

车架的实际工况复杂多变，建立有限元模型时对CAD模型的简化是十分必要的。

其原则是：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。

具体的简化如下：（1）忽略非承载件。

有些部件（如保险杠、踏板支架等）是为了满足构造或使用上的要求而设置的，对于分析车身模态影响很小，这里将其忽略掉。

（2）忽略蒙皮、玻璃等附件。

（3）忽略圆角以及梁截面形状的简化。

考虑到圆角对网格计算的来说比较费时，将模型中的圆角忽略掉；本文中梁简化成矩形钢和槽型钢。

基于有限元分析的牵引电机车车架设计
崔润兵
【期刊名称】《石家庄铁道大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2018(000)A02
【摘要】随着牵引能力的需求的增加,电机车的自重在不断增大,外形尺寸越来越大,结构组成越来越复杂。

在以往牵引电机车的研发过程中,车架的设计占据了大量的时间,并且设计的结果存在一定的不合理及问题。

XDC65牵引电机车粘重65 t,牵引质量高达400 t,采用两对两轴转向架结构,受力复杂,结构设计较为困难。

为此,通过基于模型的有限元分析设计,以期实现快速高效的设计,并在设计阶段发现和解决不合理的结构,使车架结构趋于最优,并达到降低成本的目标。

【总页数】4页(P266-269)
【作者】崔润兵
【作者单位】[1]中铁长安重工有限公司陕西西安710032
【正文语种】中文
【中图分类】U264
【相关文献】
1.基于MSC.Patran的牵引车车架轻量化设计 [J], 宋年秀;刘祥斌;曲秀丽
2.基于Hypermesh的牵引车车架拓扑优化及有限元分析 [J], 徐鑫海;韩振南
3.基于灵敏度仿真的重卡牵引车车架轻量化设计 [J], 邓聚才;李浩磊;聂昕
4.飞机牵引车车架的改进设计与有限元分析 [J], 安喜平;王志;齐向阳;温琦;刘艳阳
5.基于拓扑优化方法的牵引车车架优化设计 [J], 龙凯;覃文洁;左正兴
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南京理工大学毕业设计说明书(论文)作者:XXX学号：0901560104学院(系):机械工程学院专业:车辆工程题目:重型车辆车架结构优化设计XXX 讲师指导者：(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2013 年 5 月目次1 绪论 (1)1.1 车架结构优化方法 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 本课题研究内容 (3)2 拓扑优化 (4)2.1 结构优化分类 (4)2.2 拓扑优化 (5)2.3 本章小结 (7)3 HyperMesh的拓扑优化设计 (8)3.1 HyperMesh软件简介 (8)3.2 设计要求 (9)3.3 车架拓扑优化的参数设定 (14)3.4 拓扑优化设计及结果分析 (16)3.5 车架的结构分析 (19)3.6 本章小结 (19)4 车架静力学分析 (21)4.1 有限元法的基本思想和流程 (21)4.2 车架静力学分析 (21)4.3 结果显示与分析 (24)4.4 本章小结 (26)结论 (27)致谢 (28)参考文献 (29)1 绪论1. 1 车架结构优化方法早期，车架的结构优化方法采用的是试验方法，设计和试验交叉进行[1]，它们是串行组织的。

在上个世纪60年代以前，汽车结构设计师面临着许多采用传统方法所不能解决的问题，由于对结构的技术要求增加了，所以就使得汽车结构更加的多样化了，如果继续采用实车试验来确定需要设计的部位，不仅会加大产品开发周期，并且会加大成本消耗。

当时已有的分析工具仅仅限用于各种零部件的材料强度计算，而对于结构整体的性状只有在做车实车后进行试验才能预测[2]。

因此，现在汽车工业迫切需要一种新的结构分析方法。

随着计算机技术的快速发展，在汽车结构分析中，有限元分析法因为具有解决结构形状和边界都非常任意的力学问题的特点而成为一种常用的工程分析法，各种汽车结构件都可以利用有限元进行静态分析、固有特性分析和动态分析，并且从原来以对工程实际问题的静态分析为主要任务转化为以模态分析和动态分析为主要任务，也可以根据工程结构的设计要求进行非线性分析[3]。