基于Hyperworks的FSAE车架有限元分析及优化.pdf

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1、第52卷V01．52第8期No．8农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2014年8月August2014doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2014．08．005基于Hyperworks的FSAE车架有限元分析及优化汪俊，马雷廷(230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院)[摘要]车架作为FSAE赛车的主要承载体，直接影响着赛车的加速、操控和安全性能，车架的强度与刚度在赛车的设计和制造中显得尤为重要。根据大

2、学生方程式汽车大赛规则要求，在CATIA中建立车架的三维几何模型，然后将几何模型导入到Hypemlesh中，建立车架的有限元模型。再利用Radioss进行弯曲、满载加速、满载转弯和扭转工况下的车架强度和刚度的分析。最后通过钢管尺寸优化等措施进行优化设计与分析，实现了车架减轻质量6kg：通过结构优化，赛车的整体性能也得以提高。[关键词]FSAE；车架结构优化；强度；刚度；有限元分析[中图分类号]U463．32；U469．6+96[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2014)08—0017—0

3、5FiniteElementAnalysisandOptimizationofFSAERacingCarFrameBasedonHyperworksWangJun，MaLeiting(SchoolofMechanicalandAutoEngineering，HefeiUniversityofTechnology，HefeiCity，AnhuiProvince230009，China)[Abstract]FrameasthenlaincarrierofFSAEcar，directlyaffectsthe

4、car7Sacceleration，handlingandsatety．Strengthandstiffilessofthefi'ameisespeciallyimportantinthecar7Sdesignandmanutacturing．Firstly，3DmodeloftheframewasestablishedinCATIAaccordingtotherulesrequirementsofFornmlaSAE．Secondly，thegeometrymodelwasimportedintoH

5、ypemleshtosetupthefiniteelementmodelofthefi'ame．Thenstrengthanalysisandstiffilessanalysisofbent，tullaccelerated，tullturningandreverseworkingconditionweredoneinRadioss．Finally，themassofthefi'amewasreducedby6kgastheoptimizationdesignandanalysisnleasuresof

6、steeltubesizeoptimizationandSOon，alsothewholeperfbmmnceoftheracingcarwasimprovedthroughtheoptimizationofstructure．[Keywords]FommlaSAE；structureoptimizationoffi'ame；strength；stiffness；finiteelementanalysis0引言大学生方程式汽车大赛(以下简称FSAE)旨在为汽车相关专业大学生提供一个进行工程实践的平台，

7、由学生自行设计、制造和调试出符合规则的赛车参加比赛。参赛车辆除了完成一系列静态项目外，还要进行直线加速、八字环绕、高速避障、耐久赛4个动态项目。本文以合肥工业大学第4代FSAE赛车车架为例，借助三维建模软件CATIA和有限元分析软件Hypmwvorks简要介绍其设计及优化过程，针对上述的4个动态项目对赛车的弯曲、满载加速、满载转弯和扭转的4种工况进行分析[1]。1车架设计1．1车架结构设计基金项目：大学生科技创新项目(2013HGXK0002)，某型车架结构设计与轻量化研究收稿日期：2014—04—0

8、6修回日期：2014—04—17FSAE赛车车架的设计主要经历人机工程学分析、钢管结构设计、钢管选择、结构分析及优化几个过程。结构上应满足《中国大学生方程式汽车大赛规则(2013)》的规定，更多使用三角结构，并在保证结构强度刚度的基础上尽可能地减轻重量。第4代赛车在以往三届赛车的基础上，对车架结构做了较大程度的改变。最主要的思路是更多使用空问结构以提升车架整体刚度强度。最终设计出的catia模型如图1。图1车架结构设计catia模型图Fig．1CATlA