基于ANSYS Workbench的FSEC车架有限元分析.pdf

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1、第52卷第4期V01．52No．4农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2014年4月April2014doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2014．04．003基于ANSYSWorkbench的FSEC车架有限元分析梁健东，王海林，李庚鼎(510642广东省广州市华南农业大学车辆工程系)[摘要]以华南农业大学FSEC方程式(FormulaStudentElectricChina)赛车为对象。利用三维建模软件CATIA建立车架CAD模型，通过有I'L,-L分析软件ANSYS对其进行

2、静态强度以及运动学模态分析，分析该车架在多种工况下的应力和扭转刚度及不同阶数的固有频率和振型，验证了该车架设计的合理性，从而确保赛车能够安全参赛。[关键词]FSEC赛车车架；静强度分析；模态分析【中图分类号】U463．32[文献标志码】A[文章编号]1673—3142(2014)04—0009-05FiniteElementAnalysisofFSECRacingCarFrameBasedonAnsys／WorkbenchLiangJiandong，WangHailin，LiGengding(DepartmentofVehicleEngineering，Sout

3、hChinaAgriculturalUniversity，GuangzhouCity，GuangdongProvince510642，China)[Abstract]TakingtheSouthChinaAgriculturalUniversityFSEC(FormulaStudentElectricChina)racingcarastheresearchobject，theCADmodeloftheframewassetupbythree-dimensionplotsoftwareCATIA．Thestaticstrengthanalysisandkinema

4、ticmodalanalysisweremadebythefiniteelementanalysissoftwareANSYS．Thestressvalue，torsionalrigidityindifferentconditionsandnaturalfrequencyandvibrationofdifferentdegreeswereanalyzedtovalidatethattheframedesignwasreliableandtheracingcarcouldworksafely．[Keywords】FSECracingcarframe；statics

5、trengthanalysis；modalanalysis0引言FSEC方程式(FormulaStudentElectricChi．ha)赛车是在中国大学生方程式汽车大赛(vsc)基础上发展而来，旨在为日益成熟的新能源汽车领域培养出一批优秀学子．投身中国电动汽车行业并推动其发展。车架是赛车各大总成的主要承载部件，赛车的各大总成如：电机总成．电池总成，传动系统总成，转向系统总成等都直接与车架相连。车架性能的好坏将直接影响赛车的性能，因而在车架的设计过程中应确保车架有足够的强度、弯曲和扭转刚度。对车架进行结构分析，主要考虑4种基本载荷：弯曲、扭转、紧急制动和急转弯等

6、4种工况111。为简化模型的计算．本文将紧急制动和急转弯工况归结在弯曲工况下。此外，为了避免赛车各部件基金项目：国家级大学生创新实验项目(201210564118)；广东省大学生创新实验项目(1056412118)收稿13期：2014—02—18修回13期：2013—1l—01之间产生共振，影响赛车的可靠性和车手的操作稳定性，还需对车架进行模态分析．分析其固有频率及振型，证明车架在赛车行驶时不会发生共振。1车架设计中国大学生方程式汽车大赛的车架设计形式主要有两种：第1种是碳纤维单体壳车身，第2种是钢管空间桁架结构．碳纤维单体壳车身具有质量小、强度高等优势，但其制

7、造难度高，制作成本高，因此，华南农业大学FSEC方程式赛车车架采用钢管空间桁架式结构。赛车车架三维模型根据赛事车架的结构要求进行设计。采用专业建模软件CATIA建立车架模型．如图1。1．1车架管件材料赛车的基本结构必须使用低碳钢或合金钢(含碳量至少为0．1％)制造的圆管嘲(最小尺寸规格要求如表1)。整个车架采用4种不用管径的圆管进行设10农、Jp装备与车辆工程2014年图1车架三维模型Fig．1Three-dimensionmodelframe表1基准材料Tab．1Referencematedals部件或用途外径×壁厚／ram主环和前环圆管25．4x2．4或圆管

8、25．0x2．50圆管2