摩托车座垫底板的有限元分析及优化设计

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1、摩托车座垫底板的有限元分析及优化设计重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：韩耀顺指导教师：刘嘉敏副教授专业：仪器科学与技术学科门类：工学重庆大学光电工程学院二O一四年四月FiniteElementAnalysisandOptimizationDesignofMotorcycleSeatPlateAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByHanY

2、aoshunSupervisedbyAssociateProf.LiuJiaminSpecialty:InstrumentScienceandTechnologyCollegeofOptoelectronicEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril2014重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着国民经济的快速发展，摩托车逐渐成为最重要的交通工具之一，同时，人们对整车的操纵稳定性、行驶安全性和乘坐舒适性等性能也提出越来越高的要求。座垫底板作为摩托车的一个重要零

3、部件，不仅需要支承骑乘者和乘员的质量，而且还需缓和、衰减由车身传来的振动和冲击，其结构的刚度、强度和动态特性等性能直接影响到整车的力学性能。因此，在改善结构力学性能的同时，对底板进行轻量化设计具有重要的理论意义和实用价值。结构优化技术是把最优化理论与计算机技术相结合的一种新型机械产品结构设计方法，通过分析运算来优化产品结构的某些参数，从而改善结构的性能。本研究利用结构优化技术对某型号摩托车座垫底板进行优化，优化后的底板在其结构的刚度、强度和动态特性等性能均得到明显改善的同时，质量也有一定的减少，实现了轻量化设计。本研究

4、利用HyperWorks软件，经过几何清理、划分网格和施加边界条件等步骤建立某型号摩托车座垫底板的有限元模型，并分别在工况一、工况三和工况二下对底板进行静力学分析，得到各工况下的应力云图和位移云图，同时，对底板进行了模态分析，得到前六阶模态的固有频率和振型，了解了底板的静动态结构性能，并找出底板结构的薄弱环节，为后续的结构优化打下良好的基础。考虑到拓扑优化和形貌优化的特点和作用，本文在底板的结构优化中引入一种新的优化方法——拓扑优化和形貌优化的组合优化，组合优化后的底板获得了最优的材料分布和加强肋布局，在刚度和强度等力

5、学性能均有明显改善的同时，质量减少10%，实现了底板的轻量化设计。底板在正常的工作过程中，既需要满足多种静态工况下的性能要求,又要满足动态工况下的性能要求，本文以组合应变能指标为优化目标，实现对底板在多工况下的多目标形貌优化设计，可同时兼顾静态多载荷工况和动态频率特性的影响，优化后的底板获得了最优的加强筋布局，最大变形量减少74.6%，最大应力减少42.1%，一阶固有频率增加7.6%，静动态性能均得到显著的改善。关键词：座垫底板，静力分析，模态分析，轻量化，拓扑优化，形貌优化I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRAC

6、TWiththerapiddevelopmentofthenationaleconomy,themotorcyclehasgraduallybecomeoneofthemostimportantvehicles.Atthesametime,people’sdemandsforthestabilityofoperation,thesafetyofdrivingandthecomfortofridinginthewholevehiclearegreater.Asanimportantpartofthemotorcycle,

7、theseatplateneedsnotonlytosustaintheweightoftherider,butalsotoreleasetheshockandshakeofthevehicleitself,furthermorethestiffness,strengthanddynamiccharacteristicsofwhosestructuredirectlyinfluencethedynamicscharacteristicofthewholevehicle.Therefore,thelightweightd

8、esignofthemotorcycleseatplatehasimportanttheoreticalmeaningandusefulvaluewhileimprovingthestructuralmechaniccharacteristic.Structureoptimizationtechniqueisanewkindofm