重型专用车车架轻量化结构优化设计

采用有限元法结合数学规划法对重型专用车车架进行了轻量化结构优化设计。该优化模型以车架的总重量最小为优化目标,以纵梁各段的板厚为优化设计变量,而以车架的强度值作为优化状态变量进行优化,并对优化后的模型进行刚度校核,最终得到的车架结构在满足强度和刚度要求的前提下,与原结构相比重量减轻约13%,取得了较好的轻量化效果。     

Stress sensitivity analysis and optimization of automobile body frame consisting of rectangular tubes

At conceptual design stage, beam element is extensively used to create the frame structure of automobile body, which can not only archive the accurate stiffness but also reduce much computational cost. However, the stress definition of beam element is very complex so that the stress sensitivity and optimization are difficult to analytically derive and numerically program. This paper presents an solution to this problem and an application in the lightweight optimization design of automobile frame. Firstly, maximal Von Mises stress of rectangular tube is calculated by using the superposition of stress, which is together induced by the axial force, bending moments, torsional moment and shear force. Secondly, the sensitivity of Von Mises Stress with respect to size design variables: breadth, height and thickness are derived, respectively. Thirdly, an optimal criterion is constructed by Lagrangian multiplier method to solve the frame optimization with stress constraints. Lastly, numerical example of car frame proves that the proposed method can guarantee the stress of each beam element almost fully reaches at the yielding stress.     

极限组合工况下客车车身骨架刚度和强度分析

建立了板梁单元相结合的客车有限元模型,通过静态电测试验验证了模型的准确性。提出了通过计算极限扭转组合工况来检验客车车身骨架的刚度和强度的新方法,使用该方法达到了验证文中所研究的客车在极其恶劣的路面上行驶时,车身骨架的刚度和强度能满足使用要求的目的,同时这种组合工况方法为客车骨架有限元分析的工况选择方面提供了新的参考。     

基于相对灵敏度分析的中型客车车架轻量化设计

建立了某客车车架的有限元模型,分析了车架的弯曲和扭转刚度。对车架各构件进行了灵敏度分析,取质量灵敏度与刚度灵敏度之比较大的构件厚度作为设计变量,以质量最小作为目标函数,以位移为约束条件,对车架进行了轻量化设计。优化结果表明,基于灵敏度分析的优化设计方法可行,轻量化效果明显。     

轿车车身概念设计阶段采用梁板混合模型的正面耐撞性仿真研究

根据薄壁梁的轴向压溃和弯曲的基本理论,获取了薄壁梁的刚度特性。采用6自由度非线性弹簧单元和它与梁单元的组合分别代替原方管轴向压溃和弯曲有限元模型中壳单元的分析结果表明,它们能较好地模拟薄壁梁的碰撞变形过程。然后,将其用于建立某轿车前舱结构的梁板混合分析模型,分别用梁板混合模型和原板壳详细模型进行正面碰撞仿真,结果对比表明梁板混合模型不但能和板壳模型同样好地预测轿车的正面碰撞性能,而且可缩减约85%的仿真时间。     

轻型客车车身仿真对比分析及轻量化

通过对某轻型客车矩形截面梁骨架式白车身和薄板冲压件骨架式白车身两种结构进行有限元对比分析,掌握了两种白车身的结构性能;并对其中的薄板冲压件骨架式白车身进行有限元优化,在保证车身性能的情况下,轻量化程度达到12.7%。     

某重型自卸车车架结构强度有限元分析

利用有限单元法对一款冲压铆接自卸车车架进行了仿真分析,计算得到该车架在典型极限工况下的变形和应力,结果表明该车架强度合理,满足设计要求。     

基于ABAQUS的客车车身骨架静态分析与轻量化研究

利用ABAQUS软件建立了某客车车身骨架有限元模型,对该客车实际运行中四种典型工况下的强度和刚度进行了分析,并在此静态分析的基础上对该车身骨架进行了轻量化设计,结果表明：改进后的车身骨架结构强度和刚度满足要求。     

基于ANSYS的两栖专用车车架静动态性能分析

介绍了水陆两栖专用车车架的结构特点,在ANSYS中建立了基于板壳单元的车架有限元计算模型,并利用link11与beam4单元模拟悬架,对该有限元计算模型作了满载静态工况下的应力及变形分析,校核了该车架的强度与刚度,并对车架作模态分析,得到了车架的固有频率及振型特征,并提出了设计车架的改进意见。     

基于截面力设定的纵梁轻量化半经验设计

采用半经验方法,通过分析同级对标车型的纵梁各断面通过力,获得了纵梁通过力的设计目标;根据本文提出的薄壁管梁压溃力公式,反推出纵梁所采用的尺寸、材料;根据结构轻量化原则,在概念设计阶段确定了纵梁的最优设计参数。通过对碰撞加速度、吸能盒、纵梁的试验与仿真结果对比可知,本文所提设计方法合理有效。     

大客车CAE分析及轻量化设计

通过有限元分析方法,对12m大客车进行了多工况下的刚度及强度分析;并通过灵敏度分析,对车身骨架进行了优化设计;同时,也呈现了一套通过数值模拟方法对大客车轻量化进行设计的方案,此方案对于客车优化设计具有一定的参考价值。     

全承载式客车车身结构有限元分析

以板梁单元为基础,在ANSYS中建立全承载式客车骨架的有限元模型,并通过客车骨架的电测试验验证。对车身结构进行弯曲、扭转、扭转加制动等典型工况下的强度和变形计算。对客车骨架进行模态分析,为后续的瞬态响应分析奠定基础。     

Evaluation of torsional rigidity of frame for electric Eco-Vehicle: deformation behavior of light thin shell structure subjected to torsion and bending

The frame of the electric Eco-Vehicle is required to be as light as possible and to have enough room for many batteries. The frame assembled with thin aluminium plate instead of solid is thought to be advantageous. In this study, torsion tests and the finite element method calculation of a structure unit for Eco-Vehicle were conducted. The torsional deformation of thin shell structure was found to be explained by the theory of the bending of a thin plate rather than that of the pure torsion of a beam. Some examples of the optimized models of reinforced frame were also shown.     

GL6466轻型客车车身结构轻量化优化研究

用梁单元建立了GL6466型轻型客车车身骨架有限元模型,并验证了模型准确性.以车身总质量为目标函数,选取车身骨架主要型材的截面参数为设计变量,以车身弯曲刚度和扭转刚度、关键部位应力、1阶扭转固有频率为约束条件,进行灵敏度分析.根据灵敏度分析结果确定优化设计变量,对该轻型客车车身结构进行优化后,车身总质量减轻8.1％,而...     

商用车车架弯曲刚度研究

商用车由于使用用途、承载等设计参数的不同,再考虑到成本、重量等因素,车架的弯曲刚度要与设计目的匹配在一定的合理范围内,文章针对这一"合理范围"进行研究讨论。从梁的弯曲理论,到实际车架的弯曲刚度理论推导及有限元方法边界条件的验证,最后讨论了"轴距-弯曲刚度"及"整备质量-弯曲刚度"统计图的应用。结果表明,目前应用的车架有限元弯曲刚度计算的边界条件是合理的,通过对不同车型的车架弯曲刚度进行有限元分析结果的数据统计形成"轴距-弯曲刚度"及"整备质量-弯曲刚度"图,能够形成整车设计指标数据,为车架前期设计提供数据支持。     

基于有限元分析的轻卡车架优化设计及其台架试验

结合某轻型卡车车架的开发工作,对车架进行有限元分析。首先应用HyperWorks软件,选择合理的单元类型进行车架网格划分、螺栓连接和焊接结构的模拟,建立带有驾驶室、车厢、各支架以及前后钢板弹簧悬架的较为完整的整车有限元模型,研究不同工况下的约束和载荷添加方式,并使用NX.Nastran求解出车架在不同工况下的应力分布。然后根据计算结果,对车架进行改进设计和轻量化设计,优化设计的车架比原设计重量减少了4.93%,且解决了强度不足的问题。最后,对车架样件进行弯曲工况下的应力试验,试验数据和有限元计算结果有较好的一致性。     

燃料电池客车骨架结构的有限元分析与优化设计

建立燃料电池客车骨架的有限元模型,计算弯曲、一轮悬空等典型工况下的静态强度、刚度及振动模态,对骨架结构进行优化设计,保证骨架结构的安全性及可靠性。     

西宁市南川申宁路大桥总体设计

以西宁南川申宁路五跨变截面预应力连续梁桥设计为背景,通过有限元分析得出,该项目五跨连续梁在次边跨范围内任意工况下不出现正弯矩,均为负弯矩,支点梁高较大,横梁横向不需要设置预应力,多跨连续梁预应力损失较大,计算时需要进行研究.由于支点处梁高较大,为保证桥梁在运营状态更好地工作,在支点一定范围内设置竖向预应力,作为桥梁的安...     

车用动力电池碳纤维箱体的设计研究

以某款电动汽车动力电池箱体为研究对象,探讨了碳纤维应用于动力电池箱体以实现轻量化的设计思路,阐述了其具体设计过程,并采用有限元法对电池箱体的性能进行了评估,结果表明碳纤维电池箱体的各项机械性能均满足设计要求。在此基础上,对碳纤维电池箱体的设计进行了总结。     

HFF6900KZ-8客车车身骨架轻量化设计

本文采用有限元方法,利用ANSYS软件对HFF6900KZ-8承载式客车车身骨架进行有限元建模,并对其进行强度和刚度分析,在对车身骨架静、动态特性详细分析研究后,提出了车身骨架的轻量化设计方案,并进行了实验验证。