全地域机动平台车架cae分析（本科毕业论文设计）.doc

摘 要

全地域机动平台为越野车辆，拥有较强的通过性和机动能力。车架为重要安全结构件，其结构性能直接影响车辆的使用性能。论文以某进口全地域机动平台车架为研究对象，以 HyperMesh 前后处理软件和 MSC. NASTRAN 求解器作为研究分析平台，并结合模态实验对该车架进行了模态及静力分析，为设计者设计车架提供科学的参考依据。论文的主要研究内容如下:
1) 对 CAE 技术在车辆结构分析的应用状况进行了归纳和总结，介绍了全地域机动平台车架的特点；
2) 在利用逆向快速成型的基础上，结合CATIA建立了车架的三维几何模型；
3) 简要介绍了有限元的概念及基本原理，运用 HyperMesh 软件建立了有限元分析模型，并总结了简化原则以及建模经验；
4) 利用 MSC.NASTRAN 对该车架进行了计算模态分析，分析了车架前五阶的固有模态特性；
5) 利用 LMS 模态测试分析系统，对车架进行了实验模态分析，与计算模态的前五阶固有频率和振型进行了对比，验证了有限元分析模型的可靠性；
6) 对该车架进行了静力分析，得到了弯曲工况和扭转工况下车架的应力和位移分布，结果表明车架强度、刚度满足要求。


关键词：车架，CAE，模态分析，静力分析













ABSTRACT

ATV is an off-road vehicle. It has strong passing ability and mobility. Frame is the important safety structural part of the ATV. The structural performance can influence the service performance of the vehicle directly. This paper based on an imported ATV (All-Terrain Vehicle), using HyperMesh for the pre and post processing and MSC.NASTRAN solver as the research and analysis platform. Combine the modal experiment to complete the modal analysis and static force analysis of the frame. This paper provides designers for the scientific reference in the design stage. The main research contents stated as follows.
1) Summarize the application status of the CAE technology in vehicle structural analysis, and also introduced the characteristics of ATV frame.
2) Establish the 3-D geometry model of frame by the fast reverse modeling and the CATIA software.
3) This paper briefly introduced the concepts and the fundamental of the finite element. The finite element analysis model is completed by HyperMesh, also summarized the simplification principle and the modeling experiences.
4) Carry out the computational modal analysis of frame by MSC.NASTRAN, and analyzed the natural modal characteristics of first five orders.
5) Experimental modal analysis of frame is completed by LMS modal analysis testing system. This result is compared the first five orders of the natural frequency and the mode shape with computational modal analysis, proved the reliability of the FEA model.
6) Complete the static force analysis of frame, gain the stress and displacement distribution of the bending working condition and twisting working condition. The result indicates that the strength and stiffness of frame are meet the requirement.


Keywords: frame, CAE, modal analysis, static force analysis




目 录

中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内、外车架CAE分析的发展及研究现状 1
1.3 本文主要工作 3
2全地域机动平台车架CAE模型的建立 5
2.1全地域机动平台简介 5
2.2车架几何模型的建立 5
2.3 有限元法的基本方法和步骤 6
2.4 HyperMesh软件简介 7
2.5 车架有限元模型的建立 9
2.5.1 导入几何模型 9
2.5.2 几何模型的清理 10
2.5.3 几何模型的检查 10
2.5.4 单元的选择 11
2.5.5 网格的划分 11
2.5.6 网格质量检查 12
2.6 建模经验总结 14
2.7 本章小结 14
3全地域机动平台车架模态分析 15
3.1 概述 15
3.2 有限元分析软件介绍 16
3.2.1 MSC.PATRAN简介 16
3.2.2 MSC.NASTRAN求解器简介 16
3.3 模态分析理论基础 17
3.3.1 模态分析的两种实现途径 18
3.4 车架计算模态分析 19
3.5 车架实验模态分析 22
3.5.1 测试系统 22
3.5.2 实验步骤 23
3.5.3 前期实验失败存在问题 23
3.5.4 实验结果分析 24
3.6 模态分析总结 26
3.7 本章小结 27
4全地域机动平台车架有限元静力分析 28
4.1 概述 28
4.2 强度、刚度分析原理 28
4.3.1 强度分析原理 28
4.3.2 刚度分析原理 28
4.3 车架强度分析 29
4.3.1 静态弯曲工况 30
4.3.2 静态工况 31
4.4 车架刚度分析 32
4.4.1 静态弯曲工况 32
4.4.2 静态扭转工况 33
4.5 本章小结 34
5 结论 35
致谢 36
参考文献 37