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隨著社會的發(fā)展，人們對越野車的各種性能提出了越來越高的要求，從而促使越野車的設計水平不斷地趨于科學化和人性化。車架結構設計作為車輛設計的主要內容之一，在車輛設計中占有很大的比重。車架的性能主要取決于車架在靜態(tài)載荷和動態(tài)載荷下的響應情況，因此有必要對車架進行靜力與動態(tài)響應分析來評價車架自身的性能，同時還可以作為整車的行駛平順性等性能的評價指標。與此同時，隨著計算機技術的普及和計算速度的不斷提高，三維軟件建模技術及有限元分析技術在工程設計和分析中得到了越來越廣泛的重視，特別是有限元技術已經成為解決復雜的工程分析計算問題的有效途徑。本研究運用有限元軟件對某越野車車架進行建模，并進行有限元分析。
有限元法是將連續(xù)體離散化的一種近似計算方法，依托于力學基礎理論與變分原理，將連續(xù)體劃分成有限個小單元的集合，在單元內采用分片插值的方法表示力學函數的分布，求解離散后的代數方程得到力學函數的數值解。通過用較簡單的概念和方法來代替較復雜的問題，然后借助于計算機去求解繁雜的方程，從而得到問題的解。
當薄板受任意載荷時可以把載荷分解為兩個分量：一個作用在薄板的中面內，另一個垂直于中面。中面內的載荷，可以認為沿薄板厚度均勻分布，所以是平而應力問題，按平而應力問題解決。而垂直于中面的載荷使薄板彎曲，要用板彎曲理論理論求解。圖所示為Shell板殼單元示意圖。它是一個彈性板殼4節(jié)點單元。該單元可以承受拉、壓、彎、剪等作用。單元的每個節(jié)點具有5個自由度：沿x，Y；軸的移動及繞x軸的轉動。
本研究的是某越野車車架。車架為梁式結構，由2根縱梁、7根橫梁組成；各梁之間通過鉚釘鉚接；車架總長為4428mm，前段寬是822mm，后端為1130mm。車架的材料主要是各向同性材料16Mn。
通過UG軟件建立車架的幾何模型，首先按照各零件的實際尺寸繪制零件的三維實體的幾何模型，然后進行裝配，從而得到整個車架的三維幾何模型。
將原車架的CAD模型導入HyperMesh軟件中進行抽取中面、幾何清理，并依據圖所示的標準進行網格劃分。因為車架的零件與零件之間大部分采用弧焊來進行聯接，焊點的密度和分布會影響結構的變形，如果焊點開裂將造成機構吸能效果的大幅度下降，所以對焊點要根據實際情況進行謹慎的處理。本研究采用Rhe2剛性單元對聯接進行模擬。有限元模型如圖所示，共包括264039個節(jié)點，259280個單元，86個部件。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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