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隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)越野車的各種性能提出了越來越高的要求，從而促使越野車的設(shè)計(jì)水平不斷地趨于科學(xué)化和人性化。車架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作為車輛設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，在車輛設(shè)計(jì)中占有很大的比重。車架的性能主要取決于車架在靜態(tài)載荷和動(dòng)態(tài)載荷下的響應(yīng)情況，因此有必要對(duì)車架進(jìn)行靜力與動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析來評(píng)價(jià)車架自身的性能，同時(shí)還可以作為整車的行駛平順性等性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)。與此同時(shí)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和計(jì)算速度的不斷提高，三維軟件建模技術(shù)及有限元分析技術(shù)在工程設(shè)計(jì)和分析中得到了越來越廣泛的重視，特別是有限元技術(shù)已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分析計(jì)算問題的有效途徑。本研究運(yùn)用有限元軟件對(duì)某越野車車架進(jìn)行建模，并進(jìn)行有限元分析。
有限元法是將連續(xù)體離散化的一種近似計(jì)算方法，依托于力學(xué)基礎(chǔ)理論與變分原理，將連續(xù)體劃分成有限個(gè)小單元的集合，在單元內(nèi)采用分片插值的方法表示力學(xué)函數(shù)的分布，求解離散后的代數(shù)方程得到力學(xué)函數(shù)的數(shù)值解。通過用較簡(jiǎn)單的概念和方法來代替較復(fù)雜的問題，然后借助于計(jì)算機(jī)去求解繁雜的方程，從而得到問題的解。
當(dāng)薄板受任意載荷時(shí)可以把載荷分解為兩個(gè)分量：一個(gè)作用在薄板的中面內(nèi)，另一個(gè)垂直于中面。中面內(nèi)的載荷，可以認(rèn)為沿薄板厚度均勻分布，所以是平而應(yīng)力問題，按平而應(yīng)力問題解決。而垂直于中面的載荷使薄板彎曲，要用板彎曲理論理論求解。圖所示為Shell板殼單元示意圖。它是一個(gè)彈性板殼4節(jié)點(diǎn)單元。該單元可以承受拉、壓、彎、剪等作用。單元的每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有5個(gè)自由度：沿x，Y；軸的移動(dòng)及繞x軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。
本研究的是某越野車車架。車架為梁式結(jié)構(gòu)，由2根縱梁、7根橫梁組成；各梁之間通過鉚釘鉚接；車架總長(zhǎng)為4428mm，前段寬是822mm，后端為1130mm。車架的材料主要是各向同性材料16Mn。
通過UG軟件建立車架的幾何模型，首先按照各零件的實(shí)際尺寸繪制零件的三維實(shí)體的幾何模型，然后進(jìn)行裝配，從而得到整個(gè)車架的三維幾何模型。
將原車架的CAD模型導(dǎo)入HyperMesh軟件中進(jìn)行抽取中面、幾何清理，并依據(jù)圖所示的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。因?yàn)檐嚰艿牧慵c零件之間大部分采用弧焊來進(jìn)行聯(lián)接，焊點(diǎn)的密度和分布會(huì)影響結(jié)構(gòu)的變形，如果焊點(diǎn)開裂將造成機(jī)構(gòu)吸能效果的大幅度下降，所以對(duì)焊點(diǎn)要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行謹(jǐn)慎的處理。本研究采用Rhe2剛性單元對(duì)聯(lián)接進(jìn)行模擬。有限元模型如圖所示，共包括264039個(gè)節(jié)點(diǎn)，259280個(gè)單元，86個(gè)部件。
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