基于有限元分析的大学生方程式赛车车架结构强度优化

发布时间：2017-03-25 04:05

  本文关键词：基于有限元分析的大学生方程式赛车车架结构强度优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：方程式赛车车架是赛车的重要组成部分，车架承载着赛车所有的零部件及总成。赛车在进行比赛时，来自赛道的全部载荷将传递给车架，所以强度、刚度在车架的设计、制作过程中扮演着重要角色。对方程式赛车车架运用有限元进行分析，参照分析结果，对第二代车架进行结构优化改进，可以使赛车的综合性能得到提高，赛车的设计、开发周期缩短，设计成本、制造成本降低，对实现车架轻量化设计具有更重要的意义。 全文根据中国大学生方程式赛车的规则以及设计要求，利用CATIA软件平台对第一代方程式赛车车架进行三维建模，结合有限元原理，在计算机上运用ANSYS软件组建基于管状单元的车架分析模型，并且对其进行简化；运用有限元分析软件对车架结构进行四种工况(满载弯曲、制动、扭转、转弯)分析，得到车架结构相应工况下的应力分布和应变情况，并通过试验验证建立的车架结构有限元模型是正确的；利用有限元分析结果，，改进车架结构设计，在确保其强度、刚度的前提条件下，减少车架材料的使用，降低车架结构的质量；最后，运用有限元分析软件对改进优化后的第二代车架结构分析，结果显示第二代车架结构改进设计是合理的、安全的，满足设计要求。第二代车架顺利完成了所有比赛项目，证明车架结构安全、可靠。 运用有限元软件建立的车架模型是正确的，本文在对大学生方程式赛车车架结构分析过程中所用到的分析方法，适合于对其它类型车架的分析、改进。
【关键词】：车架 有限元 结构分析 轻量化
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U463.32
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 第1章 绪论6-13
• 1.1 本文研究背景及意义6-7
• 1.2 大学生方程式赛事在国外的发展及国内现状7-9
• 1.2.1 国外赛事发展7-9
• 1.2.2 国内赛事现状9
• 1.3 车架结构分析研究方法9-11
• 1.4 本文研究的内容11-13
• 第2章 有限元简介及车架模型的建立13-32
• 2.1 有限元的基本原理和分析步骤13-19
• 2.1.1 有限元的发展历程13-14
• 2.1.2 有限元的基本原理14-15
• 2.1.3 有限元的分析步骤及实现过程15-19
• 2.2 有限元软件 ANSYS 介绍19-21
• 2.3 车架模型的建立21-31
• 2.3.1 方程式赛车车架结构设计的基本要求21-22
• 2.3.2 方程式赛车车架类型、材料及焊接方式的选取22-25
• 2.3.3 方程式赛车车架三维模型的建立25-26
• 2.3.4 车架几何模型的单元选取、网格划分及材料参数的设定26-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 车架的静力学分析32-51
• 3.1 车架刚度介绍32-33
• 3.2 车架静力学分析流程33-34
• 3.3 车架在满载时各工况分析34-42
• 3.3.1 车架结构满载弯曲工况分析34-37
• 3.3.2 车架结构满载扭转工况分析37-38
• 3.3.3 车架结构紧急制动工况分析38-40
• 3.3.4 车架结构高速转弯工况分析40-42
• 3.4 车架有限元模型验证42-49
• 3.4.1 实验原理及流程42-45
• 3.4.2 实验设备介绍45-47
• 3.4.3 车架实验47-49
• 3.5 车架结构静力学分析结果的评价49-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第4章 车架的结构优化51-67
• 4.1 车架结构的改进51-60
• 4.1.1 车架结构前环、主环的改进设计51-54
• 4.1.2 车架结构其它结构改进设计54-57
• 4.1.3 车架管件的管径、壁厚改进57-59
• 4.1.4 赛车质心结构的改进59-60
• 4.2 车架改进前后性能对比60-66
• 4.2.1 车架结构满载弯曲工况分析61-62
• 4.2.2 车架结构满载扭转工况分析62-64
• 4.2.3 车架结构满载制动工况分析64-65
• 4.2.4 车架结构满载高速转弯工况分析65-66
• 4.4 第二代车架结构静力学分析结果的评价66
• 4.5 本章小结66-67
• 第5章 车架模态分析67-74
• 5.1 概述67-68
• 5.2 模态分析的基本理论68-73
• 5.2.1 模态分析理论68-70
• 5.2.2 车架模态分析70-73
• 5.3 本章小结73-74
• 第6章 结论与展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士学位期间的研究成果80

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 贺绍华;赛车轻量化系统方法与车架优化[D];广东工业大学;2013年

  本文关键词：基于有限元分析的大学生方程式赛车车架结构强度优化，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：266616