全地域机动平台驾驶室cae分析（本科毕业论文设计）.doc

摘 要

全地域机动平台是适用于消防、建筑、城市清洁与美化(如扫雪机、割草机、树木修剪机)等各种作业类型，并具有较强通过性的多用途专业移动平台。
CAE方法是最近随着计算机的发展而发展起来的，用于各种结构分析的数值计算方法。CAE在汽车等机械产品的开发中应用非常广泛，如采用有限元法(FEM)计算机械零件的应力和变形，进行强度和刚度分析；采用有限元法进行汽车碰撞分析；采用边界元方法(BEM)分析汽车的噪声等。可以说，CAE在汽车产品开发过程中所发挥的作用已经无法被取代。本论文利用CAE分析方法对某全地域机动平台驾驶室进行了模态分析及静力学分析，并进行了模态实验。
论文首先通过逆向工程，对扫描好的驾驶室点云进行初期数据处理，利用几何建模软件CATIA建立三维几何模型，并采用有限元前后处理器HYPERMESH、MSC.PATRAN建立了驾驶室的有限元模型；其次，利用有限元分析程序MSC.NASTRAN求解，完成自由模态分析。然后利用LMS模态测试分析系统进行驾驶室自由模态实验分析，结果表明两者能较好吻合。最后完成了驾驶室的静力学分析，得出了处于静态弯曲工况和扭转工况时，驾驶室的应力及应变分布规律。


关键词：驾驶室，有限元，模态，静力




ABSTRACT

The all-terrain mobile platform is capable for firefight, construction, cleaning and beautification of city (such as snowplow, mower and tree trimmer) with a good passing ability.
As a solution method for mechanics analysis, computer aided engineering (CAE) method has been developed from the improvement of computer recent years. Now CAE has almost been applied widely on production development, such as calculating stress and deformation of mechanical parts to analysis the strength and stiffness and analyzing the vehicle collision with the help of finite element method (FEM), analyzing the vehicle noise by boundary element method (BEM) and so on. Generally speaking, the contribution of CAE to production development of cars can’t be replaced of. In this dissertation, the modal and the static analysis of the all-terrain vehicle cab are completed by CAE method and the mode experiment is done, too.
First, the geometric model is set up by CATIA according to the processed point cloud of cab through reverse engineering; the finite element model is set up by HYPERMESH and MSC.PATRAN. Then, the free modal is completed by MSC.NASTRAN. Next, the experimental modal analysis of the cab is completed with the LMS modal analysis testing system. The results show that the calculated modes are very close to the experimental modes. At last, the static analysis is carried on bend and torsion condition, and the results show the distribution of deformation and stress.


Key words： Cab, CAE, mode, static




目 录

中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1 绪论 1
1.1 概述 1
1.2 国内外驾驶室CAE分析研究概况 1
1.3 课题任务及主要内容 3

2 驾驶室CAE分析模型的建立 4
2.1 概述 4
2.2 驾驶室CAE分析的软件实现 4
2.2.1 三维几何建模软件 4
2.2.2 有限元前处理器 4
2.2.3 有限元后处理器 6
2.2.4 有限元分析程序 7
2.3 驾驶室三维几何模型的建立 7
2.4 驾驶室有限元模型的建立 8
2.4.1 几何模型的清理 8
2.4.2 网格的划分 9
2.4.3 焊点的处理 9
2.4.4 网格质量的检查 10
2.5 本章小结 11

3 驾驶室结构模态分析 12
3.1 概述 12
3.2 模态分析理论 12
3.2.1 模态分析的基本概念 12
3.2.2 模态分析的两种实现途径 13
3.3 驾驶室计算模态分析 14
3.3.1 模态提取方法 14
3.3.2 模态分析步骤 14
3.3.3 驾驶室模态分析求解结果及分析 15
3.4 驾驶室实验模态分析 19
3.4.1 测试系统的组成 19
3.4.2 模态实验测量准备工作 19
3.4.3 驾驶室模态实验结果分析 21
3.5 本章小结 24

4 驾驶室静力分析 25
4.1 概述 25
4.2 静力分析原理 25
4.2.1 刚度分析原理 25
4.2.2 强度分析原理 26
4.3 驾驶室刚度分析 26
4.3.1 静态弯曲工况 26
4.3.2 静态扭转工况 27
4.4 驾驶室强度分析 28
4.4.1 静态弯曲工况 28
4.4.2 静态扭转工况 28
4.5 本章小结 29

5 总结 30
致谢 31
参考文献 32