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农用车车架的有限元分析、试验研究及结构优化

作　者: 项菲菲
导　师: 李尚平
学　校: 广西工学院
专　业: 机械设计及理论
关键词: 农用车车架有限元分析电测实验结构优化
分类号: S229.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 51次
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内容摘要

国内农用车技术水平一直落后于日、德等国家，随着经济的发展国内对农用车各种使用性能要求明显上升，刺激着农用车行业的发展。车架是农用车的主要支撑部件，是决定农用车结构合理以及质量的重要因素，直接影响成本和可靠性，本车架是采用焊接技术，在多林地带行驶时，常产生车架断裂现象，一方面是严重的超载，另一方面车架的结构存在不完善的地方，需要进行改进。本文研究的是广西钦州力顺机械有限公司生产的QJ系列农用车的两缸和四缸机型。两缸机型完成了车架的有限元分析、电测实验和结构优化，四缸机型完成了电测实验部分，具体工作如下：1、车架的有限元分析。本文采用在汽车行业应用广泛的Hyper Works软件完成了车架的有限元分析。车架的三维实体模型有厂方提供，在对模型进行简化后，在Hyper Mesh里完成了车架的有限元模型的建立。分析主要针对纯弯曲和弯扭组合两种工况。其中弯扭组合根据强迫位移施加位置的不同，又细分为四个子工况，分别是：左前弯扭、右前弯扭、左后弯扭和右后弯扭。此外，还对车架进行了模态分析，得出了车架的前十阶振型。2、电测实验。电测实验包括选点、打磨、贴片、布线和加载测试等四个环节。其中选点是在有限元分析和实际使用中反馈情况的基础上进行的。虽然，受到客观条件和个人能力的制约，但实验的总体效果较好，得到了厂方的认可。3、车架结构优化。车架的受力具有一定的对称性，并且最大变形分布在纵梁上，因此，以纵梁作为为优化目标，采用增加加强盒的优化方法。应用ANSYS强大的优化模块（Design OPT）对加强盒的位置、长度、板厚三个参数进行了优化。优化后纵梁恶劣的受力情况得到了较明显的改善。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题的来源及背景  10
  1.2 课题研究目的及意义  10-11
  1.3 国内外农用车的应用现状及水平  11-13
    1.3.1 国外应用现状及水平  11-12
    1.3.2 国内农用车研究现状及水平  12-13
  1.4 本文研究的主要内容、方法和及技术路线  13-15
    1.4.1 研究的主要内容和方法  13-14
    1.4.2 论文研究的技术路线  14-15
  1.5 本章小结  15-16
第2章有限元方法及工具软件的介绍  16-23
  2.1 有限元法的介绍  16
  2.2 有限元分析的基础理论  16-20
    2.2.1 有限元分析的弹塑性力学基础  17-19
    2.2.2 动力学问题基本方程  19-20
    2.2.3 虚功原理  20
  2.3 有限元软件的介绍  20-22
    2.3.1 有限元分析的基本步骤  20-21
    2.3.2 Hyper Works软件介绍  21-22
  2.4 本章小结  22-23
第3章车架的有限元分析  23-33
  3.1 车架有限元模型的建立  23-26
    3.1.1 模型的简化原则  23-24
    3.1.2 车架模型的简化  24
    3.1.3 单元的选用及材料属性的定义  24-25
    3.1.4 载荷及边界条件的处理  25-26
  3.2 车架的静力分析  26-29
    3.2.1 纯弯曲工况  26-27
    3.2.2 弯扭组合工况  27-29
  3.3 车架的模态分析  29-32
  3.4 本章小结  32-33
第4章车架的电测试验  33-52
  4.1 应变花和应变片的测点布置及试验条件  33-38
    4.1.1 测点布置  33-34
    4.1.2 应变片、应变花简介  34-36
    4.1.3 试验条件  36-38
  4.2 试验仪器连接框图  38-39
    4.2.1 静态连接框图  38
    4.2.2 动态连接框图  38-39
  4.3 两缸及静态试验  39-46
    4.3.1 纯弯曲试验  39-40
    4.3.2 弯扭组合试验  40-41
    4.3.3 静态试验数据处理原理  41-44
    4.3.4 试验样车有限元计算与测试结果对比  44-45
    4.3.5 静态试验小结  45-46
  4.4 动态试验  46-51
    4.4.1 两缸机及四缸机装载准备  46
    4.4.2 动态试验测点选择原则  46
    4.4.3 两缸机及四缸机装载  46-48
    4.4.4 动态工况试验数据处理原理  48-51
    4.4.5 动态试验小结  51
  4.5 本章小结  51-52
第5章车架的结构优化设计  52-60
  5.1 优化方案的提出  52
  5.2 APDL及DESIGN OPT简介  52-53
    5.2.1 APDL简介  52-53
    5.2.2 Design OPT简介  53
  5.3 基于APDL的纵梁优化  53-58
    5.3.1 车架模型的简化  54-55
    5.3.2 基于APDL的参数化建模  55-56
    5.3.3 车架的有限元分析及变量的提取  56-57
    5.3.4 车架的结构优化  57-58
  5.4 本章小结  58-60
第6章总结和展望  60-62
  6.1 本文总结  60
  6.2 问题与展望  60-62
参考文献  62-64
发表论文和科研情况说明  64-65
致谢  65

农用车车架的有限元分析、试验研究及结构优化

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