2025【基于ANSYS的车架结构设计与有限元分析8300字】.doc

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基于ANSYS的车架结构设计与有限元分析

TOC\o1-3\h\z\u摘要 1

1绪论 2

1.1选题意义 2

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 2

1.3研究内容 2

2车架结构模型的建立 3

2.1车架结构参数 3

2.2几何模型的建立 3

2.3有限元模型建立 4

2.3.1车架结构材料参数 4

2.3.2几何模型导入 4

2.3.3单元类型选择 4

3车架结构静力学分析 5

3.1静力学基本方程 5

3.2基本载荷确定 5

3.3弯曲工况 5

3.4扭转工况 6

3.5紧急制动工况 7

3.6紧急转弯工况 8

4车架结构模态分析 9

4.1模态分析理论 9

4.2自由模态 10

结论 12

参考文献 12

摘要：本文将利用三维软件绘制出某车架结构的模型，并用AN王子航，李雪慧，刘浩宇进行静力学分析和模态分析。首先，以某车架结构为研究对象，结合所学专业知识，利用三维软件建立了车架结构几何模型；其次，将模型转换格式后导入到AN王子航，李雪慧，刘浩宇软件中，形成有限元模型文件；再次，利用AN王子航，李雪慧，刘浩宇软件中静态结构和模态模块对车架结构的静、模态特性进行求解，对车架结构合理性分析评价，提出合理优化，为后续车架结构设计提供参考。

关键词：有限元分析；车架；AN王子航，李雪慧，刘浩宇

1绪论

1.1选题意义

本题采用有限元方法，对车架进行了辅助分析，并对其在各种复杂工况下的应力及变形分布进行了研究，以及在特定情况下的动态特性中共振的问题，从而有效达到提高各流程效率、减轻车架重量、降低成本的目的。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

2004年，ProdyotKBasua和JuanPabloLeivab利用有限元优化的方法，对汽车车身材料刚体加固问题进行研究，为车身整体刚度的强化提供了参考（李晓东，张文博，王俊宇,2022)[1]。JacquelineEl-Sayed等人利用有限元方法分析了汽车车身侧板的平面应变问题，与实测结果进行对比，验证了平面应变法的准确性与实用性，为后续可制造工艺设计提供了指导(刘思韵，陈晨曦，周子和,2023)[2]。2008年ChinnarajK等人采用商用有限元软件对载重卡车进行了静态分析，并将其与实测资料进行了比较，一定意义上展现了对货车车架在转向、制动过程中的应力分布进行了研究，从而推动了有限元方法在卡车车架残留应力和装配应力方面的应用(张志华，李天佑，王怡萱,2021)[3]。

有限元方法的使用不仅仅是在静力学方面，在动态特性的分析方面的使用也是不可缺少的。2008年，S.J.Kim等人对某型轿车的动态系统进行了有限元模拟，从而利用通过改变传动结构达到降低振动的目的[4]。2015年Deb等人通过建立有限元模型对模态频率、疲劳寿命，峰值减速价值进行分析，有效优化了保险杠横梁和前轨的总质量，使汽车行驶效率进一步得到提高，为后续研究提供了新的方案(周逸和，刘思琪，张博文,2021)[5]。

1.2.2国内研究现状

国内很多研究人员对车架有限元方面也有很多。在静力分析方面，王紫萱，陈雪婷，李俊杰等人利用有限单元法对斯太尔汽车车架进行分析，这在一定程度上预示了将所得结果与电测结果进行比较，说明车架有限元模型能够真实描述车架在静力方面的状况[6]。李博然，赵思源，王瑾萱等人通过使用有限元方法对某车架进行刚度分析，为试验台架的建立提供帮助和车架结构的改进提供了方法[7]。2016年刘凯琳，张宇航，周文博利用仿真的方法进行了车架修改前后应力应变问题，利用已获成果可以推导出以下观点结果虽有误差，但云图分布一致，因此证明了仿真同样是有效的产品开发和优化方式[8]。对于这一结果与葛飞合教授的研究结果一致，无论是在设计过程还是最终的分析结果上面，首先在设计过程中，采用了系统化的研究方法，确保了从概念形成到方案实施的每一步骤都能有据可依。本研究同样重视理论框架的构建，这不仅为具体的设计决策提供了坚实的理论基础，还促进了对相关变量之间复杂关系的理解。此外，在设计阶段本文强调跨学科的合作，通过整合不同领域的专业知识提高了设计方案的全面性和创新性，这种做法使得研究团队能够及时响应新出现的问题，并根据实际情况灵活调整研究路径。

在动态分析方面，王天泽，赵子萱，陈宇和等人通过研究模态分析基本原理，整理出模态分析参数，总结出分析流程及工程应用，为结构振动问题的解决提供参考[9]。2011年李星宇，周佳怡，张晓冯通过编写《AN王子航，