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（图纸+论文）中型载货汽车车架有限元静力学分析（全套完整）

可以看出有限元分析方法的些发展趋势与软件的无缝集成当今有限元分析软件的个发展趋势是与通用软件的集成使用，即在用软件完成部件和零件的造型设计后，能直接将模型传送到软件中进行有限元网格划分并进行分析计算，如果分析的结果不满足设计要求则重新进行设计和分析，直到满意为止，从而极大地提高了设计水平和效率。是根据所选单元的类型而定的。定义材料特性大多数单元类型分析时，都需要制定材料特性，以选择的特性有线性和非线性各向同性正交异性或非弹性不随温度而变化或随温度变化。建立模型并划分网络建立几何模型，并进行网格划分，生成物理模型，对实际问题进行模拟。实体建模的两种思路自底向上建模和自顶向下建模。.加载求解定义分析类型和分析选项可以根据载荷条件和想要计算的响应选择分析类型。提供的有静态瞬态调谐模态谱分析屈曲和子结构分析等。施加载荷和约束.在程序中，载荷包括六类约束力表面分布载荷体积载荷惯性载荷耦合常载荷。这些载荷可以加在几何模型上，包括点线面也可以直接加到物理模型上，包括节点和单元。指定载荷步选项它的主要功能是对载荷步进行修改和控制。.计算求解由计算机自行完成。.后处理计算求解完成后，需要在后处理阶段查看分析结果。这包括以下几方面从求解结果中读取数据。对计算结果进行各种图形化显示。可对计算结果进行列表显示。进行各种后续分析的主要功能有限元软件包是个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构流体电力电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域航空航天汽车工业生物医学桥梁建筑电子产品重型机械微机电系统运动器械等。软件主要包括三个部分前处理模块，分析计算模块和后处理模块。.前处理模块前处理模块提供了个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型。的前处理模块主要有两部分内容实体建模和网格划分。实体建模程序提供了两种实体建模方法自顶向下与自底向上。自顶向下进行实体建模时，用户定义个模型的最高级图元，如球棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块球锥和柱。无论使用自顶下进行实体建模时，用户定义个模型的最高级图元，如球棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块球锥和柱。无论使用自顶向下还是自底向上方法建模，用户均能使用布尔运算来组合数据集，从而“雕塑出”个实体模型。程序提供了完整的布尔运算，诸如相加相减相交分割粘结和重叠。在创建复杂实体模型时，对线面体基元的布尔操作能减少相当可观的建模工作量。能量等价要求超单元的划分尽可能单级化并使剩余结构最小。有限元法和模态实验法是目前常用的方法。进行有限元分析时，模型建立的合理与否以及动力学参数是否准确的确定，都关系到计算结果的准确性。与有限元方法不同的是，实验技术可以比较精确的分析出内燃机结构的动态特性，这就是振动模态试验分析技术。动态测试分析仪器快速傅立叶变换以及各种计算和测量分析软件的应用，使振动模态实验技术的作用得到充分的发挥。振动模态实验技术采用人工激励的方法使被测系统产生振动响应，通过多通道数字分析仪分析激励和响应信号，来建立系统的传递函数或脉冲响应函数，最后运用参数识别方法确定各阶的模态参数。振动模态实验技术是参数识别理论的具体应用。.有限元分析软件简介的发展概述软件是由美国公司研制的大型通用有限元软件。年，有远见的博士洞悉到计算机模拟工程应该商品化的发展趋势，在宾州匹兹堡创立了公司。公司开发的第个版本只提供线性结构分析及热分析功能，是个批处理程序，而且只能在大型机上运行。其后，公司在中不断地加入越来越多的单元类型，考虑了非线性子结构等新技术。世纪年代末，引入了交互式概念，大大提高了用户对程序的使用效能其前处理器和后处理器的概念，使得用户在建模与结构处理上非常方便。在跟踪有限元学科及其应用发展的同时，也适应计算机技术的发展，能够在多种工作平台和多个操作系统上完全兼容，其并行处理技术大大提高了分析效率。软件是融结构流体电场磁场声场分析于体的大型通用有限元分析软件。它能与多数软件接口，实现数据的共享和交换，如等，是现代产品设计中的高级工具之。软件主要包括三个部分前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型分析计算模块包括结构分析可进行线性分析非线性分析和高度非线性分析流体动力学分析电磁场分析声场分析压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示梯度显示矢量显示粒子流迹显示立体切片显示透明及半透明显示可看到结构内部等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表曲线形式显示或输出。软件提供了种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。典型的分析过程个典型的分析过程，由前处理加载求解和后处理三部分组成。现分别加以介绍。.前处理定义工作文件名和分析标题定义文件名定义分析标题定义单位制选择分析类型为待分析的题目选择分析类型定义单元类型单元库中有多种不同的单元类型，可以根据问题的实际选择合适的单元类型。定义单元实常数为材料选择了单元类型后，随后应该输入与此单元类型相关的单元常数。单元类型的实常数通过使用构成结构材料已知的应力应变特性，可以用结构中其他单元的特性确定给定节点的特性。描述每节点特性的整组方程得出系列用矩阵符号最佳表示的代数方程，具体说，进行有限元分析，主要可分为如下步骤步骤离散结构和选择单元类型将给定的物体划分为具有相关节点的等价的有限元系统，选择适当的单元类型来最接近的模拟系统实际的物理性能。所用的单元总数和给定物体内单元大小和类型的变化是需要工程判断的主要问题。单元必须小到可以给出有用的结果，又必须足够大以节省计算费用。般来说，维结构的有限单元可以为线段二维结构的优先单元为三角形四边形三维连续体的有限单元可以是四面体长方体和六面体。各种类型的单元有着不同的优缺点。根据实际应用，发展出了更多的单元，最典型的区分就是有无中节点。分析人员必须要决定单元的类型数目大小和排列方式，以便能够合理有效地表示给定的物理系统。步骤选择位移函数假设的位移函数或模型只是近似地表示了真实的位移分布。通常假设位移函数为多项式，最简单的情况为线性多项式。在实际应用中，没有种多项式可以与实际位移完全致。用户所要做的就是选择多项式的阶次，以使多项式在可以承受的计算时间内达到足够的精度。此外，还需要选择表示位移大小的参数，他们通常是节点的位移，但也有可能包括节点的位移导数。所选择的位移函数是用单元的节点值在单元内部定义的，并且每个单元可以重复使用同个通用的位移函数。步骤定义应变位移和应力应变关系为了推导每个有限单元的方程，需要应变位移和应力应变关系。例如，在维变形和小应变的情况下，方面的应变ε和位移的关系如下公式ε此外，应力和应变必须通过应力应变关系通常叫做本构关系联系起来。在获取可接受的结果时，精确定义材料行为的能力是最重要的。最简单的应力应变定律即是胡克定律。步骤推导单元刚度矩阵和方程单元刚度矩阵式根据最小位能原理或其他原理，由单元材料和几何性质导出的平衡方程系数构成的。单元刚度矩阵将节点位移和节点力联系起来，物体受到的分布载荷变换为节点处的等价集中力。刚度矩阵节点力矢量和节点位移矢量的平衡关系表示为矩阵形式为步骤组装单元方程得出总体方程并引进边界条件可以使用叠加法将步骤得到的每个单元方程组装在起得出整个结构的总体方程。叠加法中所隐含的是连续和协调概念，要求结构保持完整，在结构任何处都不发生撕裂。最后得到如下形式的总体矩阵方程式中整体节点力矢量总体刚度矩阵总体节点位移矢量步骤解未知自由度即是求解上面得到的矩阵方程。步骤求解单元应变和应力对于结构应力应变分析来说，因为应力应变可以用步骤确定的位移直接表达，因此，应力中型,载货,汽车,车架,有限元,静力学,分析,毕业设计,全套,图纸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。本文以解放中型载货汽车车架为研究对象，在现有图纸的情况下进行简化，通过对软件的学习，以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。得到些有益的结论，并掌握了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静力分析模态分析目录摘要第章绪论.选题的背景.选题的目的.选题的意义.研究现状.课题主要内容第章有限元基础及软件介绍.有限元分析简介.有限元方法的基本求解过程.有限元分析的误差及建模准则.有限元分析软件简介的发展概述典型的分析过程的主要功能的主要特点软件提供的分析类型.本章小结第章车架有限元模型的建立.车架的实体建模软件简介软件基本功能几何建模的简化.应用软件三维几何模型的建立.应用软件对车架模型进行网格划分.实体单元的简介.本章小结第章车架有限元的静力级模态分析.车架静力分析车架受力情况车架结构静力分析及约束处理.车架模态分析结构动力性能分析方程车架结构模态分析分析结果.本章小结结论参考文献致谢附录第章绪论.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。.选题的目的通过本文的研究，预计达到以下目的将有限元技术应用于中型载货汽车车架设计做好基础性工作。通过运用有限元软件对车架结构进行分析，可供车架设计有关人员提供参考。对所研究的车架进行结构的静动态特性分析，为车架的设计提供理论支持。利用有限元法进行结构模态分析，可以得到车架结构的动态特性。从设计上避免车架出现共振的现象。.选题的意义运用有限元法对初步设计的车架进行辅助分析将大大提高车架开发设计分析和制造的效能和车架的性能。车架在各种载荷作用下，将发生弯曲偏心扭转和整体扭转等变形。传统的车架设计方法很难综合考虑汽车的复杂受力及变形情况，有限元法正好能够解决这问题。利用有限元法进行结构模态分析，可以得到车架结构