和技术，可以解决以往许多手工计算无法解决的问题，为企业带来巨大的经济效益和社会效益。课题的背景当十八世纪即将卸下帷幕的时候，出现了种当时人们都不屑的交通工具。可是谁也没有想到它会发展的那么快，对现在人们的生活会有那么大的影响。这种交通工具就是汽车。而当时人们最热衷的马车却早已不见踪影。百年来的发展，现在的汽车已经超出了交通工具的范畴，正在朝着个性化的方向发展。虽然如此，汽车的可靠性还是不容忽视的，如最近丰田汽车发生的因制动脚踏板电子制动主动系统所引发的召回门事件，在常人看来，方面是由于丰田的扩张过快，所造成了企业在发展的速度上无暇顾及发展过后的稳妥质量把握问题另方面丰田的控制成本让世界感到惊讶。所以，在丰田汽车质量问题在北美东窗事发之际，汽车的可靠性，俨然已经成为令人注目的大问题。现代企业为了发展，在产品的开发设计上就必须短开发周期，进而降低开发成本，而利用有限元软件对产品进行分析正好满足企业的要求。特别是诞生于七十年代的软件，由于其出色的功能和几乎完美的计算而席卷了有限元大半个市场。车架是汽车各总成的安装基体，它的功能是将发动机底盘车身等总成连成辆完整的汽车。在行驶中，它不但要承受汽车各总成的质量和有效载荷，而且还要承受行驶时所产生的各种静载荷和动载荷。由于现在汽车不断向着高速化发展，为了保证安全行驶，所以车架设计的可靠性就显得非常重要了。利用软件对汽车车架进行可靠性分析，可以在设计阶段判断车架的寿命薄弱位置，通过修改设计可以预先避免不合理的强度刚度分布。因此，它能够减少试验样机的数量，缩短产品的开发周期，进而降低开发成本，提高市场竞争力。因此，正是基于以上情况，我选择了课题基于的汽车车架可靠性分析研究作为自己的毕业设计。希望我的工作对今后使用分析汽车车架可靠性并由此而进行的车架设计提供理论支持和数据参考。论文选题的意义与目的论文选题的意义随着现代汽车设计要求的日益提高，将有限元法运用于车架设计已经成为必然的趋势，主要体现在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，可以得到车架结构的动态特性。从设计上避免车架出现共振的现象。通过可靠性计算模块，能预测产品的可靠度，为产品的设计及投入市场提供依据。综上所述，有限元法已经成为现代汽车设计的重要工具之，在汽车产品更新速度越来越快，设计成本越来越低和舒适性要求越来越高的今天，对于提高汽车产品的质量降低产品开发与生产制造成本，提高汽车产品在市场上的竞争能力具有重要意义。论文选题的目的通过本文的研究，基本达到以下目的建立车架结构有限元分析的规范化步骤，为将有限元技术应用于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。讲述分析的过程及注意是事项，提供实际的参考价值。有限元法在车架结构设计中的应用现状及问题车架结构设计与分析的概述早期车架设计采用设计和试验交叉进行，即在车架结构定型之前往往经过多轮设计，设计面对的对象是实物，需要经过样品制造试验修改再设计的往复，这种方式不可避免地导致整个设计过程周期长，以及人力物力和财力资源的严重浪费。那个时候车架结构性能计算是通过将车架简化成单根纵梁，进行弯曲强度校核，由于很多梁是变截面的，这样就不得不在变截面处使用多根梁来模拟，这种方法算得的结果误差很大。接着提出的车架结构扭转强度计算方法，但是只能计算纯扭转工况，不能考虑车架的实际工况，并且计算比较复杂，工作量大，在实际运用中存在着很大的困难。后来，人们将比较设计的思想应用于车架设计中。这种设计方法是以同类型的成熟样车为参考来进行车架的设计，由于这样的对照设计考虑的因素比较少并且设计出来的产品比较安全，所以目前依然是车架结构初步设计的主要方法，但是，这种方法可能造成车架各处强度不均匀，些局部强度富裕较大，产生材料浪费等现象。世纪年代以来，由于电子计算机的迅速发展，有限元法在工程上获得了广泛应用。有限元法不需要对所分析的结构进行严格的简化，既可以考虑各种计算要求和条件，也可以计算各种工况，而且计算精度高。有限元法将具有无限个自由度的连续体离散为有限个自由度的单元集合体，使问题简化为适合于数值解法的问题。只要确定了单元的力学特性，就可以按照结构分析的方法求解，使分析过程大为简化，配以计算机就可以解决许多解析法无法解决的复杂工程问题。目前，有限元法已经成为求解数学物理力学以及工程问题的种有效的数值方法。车架结构有限元模型的形式有限元分析是用组离散化的单元集合来代替连续体结构进行分析的，这种单元集合体称为有限元模型。如果已知各个单元的刚度特性，就可以根据节点的变形连续条件和平衡条件推出结构的特性并研究其性能。由于有限元法是种近似的数值方法，其计算结果是近似解，精度主要取决于离散化误差。因此，有限元模型的建立是进行有限元分析的关键性步。根据采用的单元形式，车架有限元模型可以分为梁单元模型板入变量的概率分布类型及参数变量名称变量符号分布类型均值标准差所研究纵梁的长正态分布翼缘的宽正态分布纵梁的高正态分布纵梁的厚正态分布屈服强度正态分布上翼缘受到的分布载荷正态分布纵梁可靠性分析过程单位制设置单元类型选择材料属性的定义同静力分析。在中输入表的各个参数，如图。建立两个矩形，输入参数如图和，然后相减得到如图的纵梁断面。通过拉伸得到本章要研究的部分纵梁，如图。图对话框图第个矩形的尺寸图第二个矩形的尺寸图生成的两个矩形图相减后得到的纵梁断面图拉伸的长度图拉伸后得到的外纵梁的部分根据实际受力情况，约束处的所有自由度和处的所有方向的自由度，在上翼缘的表面施加均布载荷。然后求解，求解后执行,在弹出的对话框里选择和排序。然后在命令框里输入找到最大的节点等效应力。然后定义极限状态方程，在命令框里输入。定义概率分析文件。通过定义分析文件为。然后在可靠性分析模块里，将分析文件导入。根据表的数据定义及其分布类型输入变量，定义为输出变量。选择蒙特卡罗法的拉丁超立方法作为求解方法，在弹出的如图所示的对话框里的中输入。在可靠性分析中，使用蒙特卡罗法模拟上万次是很正常的，但是这里由于很多数据都是假设，所以没必要模拟那么多次。图定义的输入变量图定义的输出变量图对话框然后求解。求解后，执行,在弹出的对话框里选择变量，在极限值里输入，这时可得到如图所示的结果。该结果表明在置信水平为的情形下的概率平均为，即说明该纵梁的可靠度为，通过分析知，该车架还有内纵梁，所以纵梁整体上的可靠度绝对比高。通过命令，查看的分布函数，如图图求解后的输出结果图在置信度下的分布图由图知概率分布对应于图的结果。本章小节本章对可靠度的发展做了说明，并介绍了可靠度模块，由于种种原因，这里选择纵梁的部分作为研究对象来研究车架的可靠性。求出的结果虽然不具有参考性，但是求解方法和步骤对车架的可靠性研究提供参考。论文总结通过对华凯牌型仓栅运输车车架进行静态模态有限元分析，在此基础上进行了车架可靠性研究，其结果表明，本文所建立的有限元模型合理，基本反映了车架实际情况，为该车架的改进设计提供了理论依据，也为其他车型的车架的改进设计提供了种很好的研究方法。对使用和进行结构分析的技巧和容易出现的问题进行了阐述，为有限元分析技术应用于车架设计提供了规范化的过程与步骤。所做的工作使用装配出该车架，并进行了单位装换。介绍了高版本和低版本的连接方法。分析了在中由于镜像命令而引起的模型损失。讲述了运算中的和命令在装配体中的使用。对由于干涉而引起的结果分析失真现象进行了说明。在模态分析中的约束位置问题重力的施加与否在模态分析中对结构的频率振动类型的影响分析了车架在弯曲工况和弯扭联合工况下的应力和变形情况。通过模态分析，分两种情况并分别得到了车架的频率和振动类型。通过危险部件的可靠度分析来研究整个车架的可靠性。需要进步改进的地方在模型简化过程中，纵梁上所有孔对车架产生的影响都没有考虑，单元的连接直接用刚单元进行连接，没有考虑到螺栓及铆钉的柔度，所有这些简化对分析的结果存在定的影响。由于数据不足和资料的缺乏，导致可靠性分析中的很多地方需要假设。再者出于硬件的原因而不能对车架整体的可靠度进行计算，由于部分的失效概率很难精确考虑部件间的影响，从而导致分析结果不准确。例如计算外纵梁的失效概率时，很难考虑内纵梁和横梁等对其的影响。分析过程中忽略了板簧的特性，使用指定位移法有其弊端。正确的做法应该是通过不同单元来模拟板簧的不同部位。在建模及分析过程中，以上问题没有得到充分细致的考虑，在今后的工作中需要对他们开展进步的研究，以减小分析结果的误差。致谢白驹过隙逝者如斯，我的学生生活即将结束，蓦然回首万千感慨,在课题完成之际，首先感谢我尊敬的导师李育文教授，是她的悉心指导，才使得我的课题顺利完成。在这半年的毕业设计期间，李老师不仅在课题的研究方法上指导我，更是鼓励我对和的学习。通过频繁的交流，李老师让我对自己迷茫的前途看得清晰。李老师严谨的作风，平易近人的性格都给我十分深刻的印象。作者的每点进步，无不凝聚着导师的巨大心血，是我今后工作和学习的楷模。李老师对我最后论文的撰写倾注了大量的心血，从论文的内容格式修改直至最终定稿都给予了精心的指导。谨向我尊敬的导师表示最诚挚的谢意。感谢王红卫老师在我做课题和做论文期间给予的大力帮助，王老师深厚的专业知识和敬业的科研态度为我今后的学习和工作树立了很好的榜样,感谢王宗根冯青周绪宝秦冰洋庄修良张红星陈冬松甄浩淼陈国国等同学对本人在学习研究课题完成和其他各方面的帮助,我们起外出测绘，起讨论这是我大学里收获最多的半年。感谢力学教研室的其他老师和同学，他们对我的学习给予了很大的帮助。最后，深深感谢我最敬爱的父母，正是由于他们坚定的支持和鼓励，才让我能够顺利地完成学业。同时还感谢其他对我提供过帮助的老师和朋友。参考文献孙启会,闵鹏有限元法在汽车车架分析中的应用重型汽车龚微寒汽