基于ANSYS的FSC赛车车架强度与刚度有限元分析.pdf

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1、第52卷第11期V01．52No．1l农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERING2014年11月November2014doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2014．11．007基于ANSYS的FSC赛车车架强度与刚度有限元分析邓召文，路超(442002湖北省十堰市湖北汽车工业学院汽车工程学院)[摘要】利用ANSYS软件，对FSC赛车车架在静栽作用下进行了静力学分析，在此基础上，对车架的结构进行了改进，利用有限元方法对改进后车架的强度、扭转刚度进行分析，结果表明，改进后

2、的车架的强度、刚度均满足设计要求，通过模态分析表明该车架在赛车行驶过程中能够避免产生共振。[关键词】FSC赛车；车架；有限元；强度；刚度[中图分类号]U469．79[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2014)11-0027—05StrengthandStiffnessFiniteElementAnalysisofFSCRacingCarFrameBasedonANSYSDengZhaowen，LuChao(DepartmentofAutomobileEngineering，HubeiInstituteofAutomotiveTech

3、nology，ShiyanCity，HubeiProvince442002，China)[Abstract]TheframeFSCracingcarwasanalyzedundertheactionofstaticloadbyusingANSYS枷ware．Onthisbasis，thestructureofframewasimproved．Utilizingthefiniteelementmethod，theimprovedframe’Sstrengthandthetorsionalstiffnesswereanalyzed．Theresult

4、sshowthattheintensityandthetorsionalrigidityoftheimprovedframes撕s匆thedesignrequirements．Themodalanalysisshowsthattheframecailpreventproducingresonanceintheprocessofdrivingtheracingear．[Keywords]FSCracingear；frame；finiteelement；strength；stiffnessO引言中国大学生方程式汽车大赛(FSC)旨在由各大学本科生和研

5、究生构想、设计、制造一辆小型方程式赛车并参加比赛。FSC赛车的车架属于桁架式车架。是各总成安装的基体，并承受来自车内外的各种载荷。车架的性能对整车的各性能如安全性、动力性、操纵稳定性等具有直接影响，因此。对车架的强度、刚度及振动特性进行分析尤为重要【11。由于采用实验的方法对车架的强度、刚度及振动特性进行验证，不仅周期长、成本高，且受实验条件的限制。本文运用ANSYS软件，建立了FSC赛车车架的有限元模型，并对车架的强度、刚度及振动特性进行了有限元分析，在此基础上对车架的架构进行了优化，结果表明车架的强度、刚度及振动特性均满足要求，我校的FSC赛

6、车顺利地完成了比赛。1车架有限元模型的建立根据大赛要求，结合比赛规则，利用Solid—works软件的焊件功能建立车架的三维模型如图1所示．然后将车架三维模型导人ANSYSwork．收稿日期：2014—06—20修回日期：2014—06-30bench软件中，该车架是由4130钢材焊接而成的，材料的弹性模量为2．05x105MPa，泊松比0．285，密度7850kgm3，受拉屈服强度460MPa，极限抗拉强度731MPa。车架所使用的截面积最小钢管能承受的剪切力为18545N。图1车架的三维模型Fig．1F陋meof3Dmodel网格划分是有限元

7、分析的关键环节之一，网格质量的好坏对分析结果的准确程度有很大的影响。较差的网格质量甚至会导致最后求解无法进行。所以，在对该模型进行网格划分时采用了混合网格划分．整体网格控制加焊接处精细化控制如图2所示。单元类型为3D实体单元Sdidl86，它是一个三维6面体20节点的结构单元，车架的有限元模型如图2所示。该模型包括44493个单元。116883个节点。农业装备与车辆工程2014往图2车架有限元模型Fig．2FrameofFEmodel2车架有限元分析2．1车架静载分析车手在车架中所处位置如图3。车架前端是转向系统，主环和主环斜撑下是发动机总成．发

8、动机总成通过链条连接尾仓传动系统，车身通过吊耳安装在车架上。车架所承受的主要载荷包括：车架自重(通过施加重力加速度实现)、车手自重700