汽车专业课程设计-车架纵梁简化模型的有限元分析

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1、汽车工程学院湖北汽车工业学院HUBEIUNIVERSITYOFAUTOMOTIVETECHNOLOGY课程设计说明书课程名称汽车专业课程设计设计题目车架纵梁简化模型的有限元分析班级T1043-5专业热能与动力工程学生姓名罗文昭学号20100430522指导教师（签字）起止日期：2013年12月23日-2014年1月10日2014年2月24日-2014年2月28日26目录第一章概论2第二章分析结果比较32.1静力分析的比较32.1.1一维模型的静力分析32.1.2二维模型的静力分析42.1.3三维模型

2、的静力分析62.2约束模态分析的比较72.2.1一维约束模态分析72.2.1二维约束模态分析102.2.1三维约束模态分析12第三章车架纵梁的优化15第四章ansys经典界面的一维梁分析17第五章关于车架纵梁的理论计算185.1车架纵梁最大挠度的计算185.5车架纵梁最大应力的计算18文献阅读20心得体会22参考文献2326第一章概论这次课程设计的任务是：①对车架纵梁分别采用一维、二维和三维模型计算在图示的载荷和约束下结构的应力、变形与安全系数；比较各模型的计算结果；②对车架纵梁的三维实体模型计算纵

3、梁简化模型的前四阶约束模态；③对车架纵梁的一维模型利用载荷步和工况组合功能分别计算各种载荷对纵梁简化模型组合应力、弯曲应力和变形的影响；④对车架纵梁的三维简化模型进行参数化研究及目标驱动的优化设计。分析所需要的数据为：①车架纵梁简化模型的形状、尺寸和约束方式如下图⑴所示；图⑴车架纵梁的简化模型②车架纵梁采用的材料弹性模量为211GPa，泊松比为0.3，密度为：7.8g/cm3；③均布载荷作用在纵梁中部距离为1000mm范围内，大小为2N／mm；在距离左右两端支撑为500mm的位置上，还受到两个大小为

4、1000N的集中力作用；考虑纵梁的自重。26第二章分析结果比较2.1静力分析的比较2.1.1一维模型的静力分析采用概念建模的方法来构建一维模型，如下图所示：图1一维实体模型将一维模型导入DS模块中，网格划分大小为5mm，节点数为721，单元数为360。图2一维网格模型在DS模块中加载，分析得到如下结果：26图3车架纵梁沿z轴的变形图4组合应力图5弯曲应力一维模型的最大变形为0.622mm，最大组合应力为19.109MPa，弯曲应力为19.109MPa，左端约束力为2275.4N，右段约束力为2275

5、.4N。若网格划分大小为10mm，则节点数为361，单元数为180。一维模型的最大变形为0.622mm，最大组合应力为19.109MPa，弯曲应力为19.109MPa，左端约束力为2275.4N，右段约束力为2275.4N。2.1.2二维模型的静力分析绘制一个二维平面，如下所示：26图6二维实体模型将二维模型导入DS模块时，输入厚度为40mm，网格划分大小为5mm，节点数为7581，单元数为7200。图7二维网格模型加载后，分析、计算后得到：图8沿y轴方向的变形26图9车架纵梁的等效应力二维模型的最

6、大变形为0.62144mm，最大等效应力为19.113MPa，左端约束力为2275.4N，右段约束力为2275.4N。若网格划分大小为10mm，则节点数为1991，单元数为1800。二维模型的最大变形为0.62109mm，最大等效应力为19.103MPa，左端约束力为2275.4N，右段约束力为2275.4N。2.1.3三维模型的静力分析在DM模块中建模，如下所示：图10三维实体模型将三维实体模型导入DS模块中，网格划分大小为5mm，节点数为261897，单元数为57600。26图11三维网格模型在

7、DS模块中约束后加载，分析得到：图12车架纵梁沿y轴的变形图13等效应力三维模型的最大变形为0.62178mm，最大等效应力为19.121MPa，左端约束力为2275.4N，右段约束力为2275.4N。若网格划分大小为10mm，则节点数为36869，单元数为7200。三维模型的最大变形为0.62178mm，最大等效应力为19.12MPa，左端约束力为2275.4N，右段约束力为2275.4N。26静力分析：网格划分大小节点数单元数最大变形最大等效应力最大组合应力弯曲应力左端约束力右端约束力一维572

8、13600.62219.10919.1092275.42275.4一维103611800.62219.10919.1092275.42275.4二维578172000.6214419.1132275.42275.4二维10199118000.6210919.1032275.42275.4三维5261897576000.6217819.1212275.42275.4三维103686972000.6217819.122275.42275.42.2约束模态分析的比较2.2.