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某军车车身有限元分析及拓扑优化

陈茹雯  
【摘要】:本文以某种军车虚拟车身为研究对象,采用壳单元建立了该车车身大骨架的详细的有限元模型,对其结构进行静态和动态有限元分析计算,定性分析该车身结构的刚度及模态,验证车身骨架设计。在此基础上,采用新兴的现代CAE优化技术——基于有限元法的拓扑优化技术对该车身骨架的拓扑结构进行重新设计,并对优化后的模型进行静态分析及动力学研究,对其刚度及模态有初步的认识,以期获得具备更好的动静特性的车身骨架模型,为该军车的车身设计提供理论依据。同时,初步探索了拓扑优化技术在车身设计中的应用,丰富和发展了现代车身设计方法,对提高我国车身设计的效率和水平具有积极的意义。 本文的研究表明,该军车车身的强度能够满足设计要求,但刚度稍有不足。通过自由状态下该军车车身前十阶频率的提取可知,该车原有车身骨架整体一阶模态频率较高,有较好的动态特性。 通过对优化后车身骨架模型的研究可知,经拓扑优化后,车身大骨架各项特性参数指标均有不同程度的提高,其中,质量减少26%,扭转刚度增大1.35倍,一阶扭转频率增大38%。由此可以得出结论,在工程实际上,基于有限元的拓扑优化技术应用于车身设计方面是可行的,采用此项技术可以大大提高车身的整体刚度。


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