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重型卡車車身靈敏度分析研究與拓撲優(yōu)化設計

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內(nèi)容提示：隨著技術進步和人們節(jié)能意識的提升，汽車正朝著節(jié)能、環(huán)保、安全、舒 適、智能和網(wǎng)絡化等方向發(fā)展，減小汽車自身質量是汽車降低燃油消耗及減少 排放的有效措施之一。車架是重型載重汽車的重要部件，支承著發(fā)動機、離合 器、變速器、轉向器、駕駛室、和貨箱等所有簧上質量的有關機件，承受著傳 給它的各種力和力矩。此外，由于重型載重汽車的使用條件十分惡劣，受力狀 況也非常復雜。全面徹底的了解汽車車架的承載特征，是對車架進行改進設計 和優(yōu)化處理的基礎和關鍵。因此，如何設計出既滿足使用要求，又具有輕量特 征的車架成了一項具有挑戰(zhàn)意義的工作。 伴隨著計算機硬件和科技的飛速發(fā)展，有限單元法作為一種重要的數(shù)值分 析技術，已經(jīng)廣泛的應用于車架的動態(tài)和靜態(tài)分析研究中。有限元法的重要優(yōu) 勢在于能夠改善市場上汽車產(chǎn)品的質量，，降低開發(fā)制造成本。為了促進車架設 計的水平，提升整車在市場上的占有率，我們必須將車架有限元分析技術提高 到戰(zhàn)略高度上。． 本文的重點介紹了利用靈敏度分析的方法對重型卡車車架進行輕量化的方 法。首先，本文建立了基于HyperWorks的卡車車架有限元模型。其次，分別討 論了該車架靜態(tài)時在純彎曲工況和扭轉工況下的靜強度分析，進行了靜態(tài)時的 剛度分析‘。然后，對車架結構的靜、動態(tài)特性進行深入研究，在經(jīng)過實驗和分 析的基礎上，確定了有限元模型是準確的；最后，本文提出了基于靈敏度方法 的結構輕量化的具體方案，使得質量成功下降T240kg。本文解決了解決了以往 本領域研究中輕量數(shù)據(jù)不精確的問題，為進一步研究提供了基礎。 結構拓撲優(yōu)化也是本文的重要部分之～。結構拓撲優(yōu)化是一門新興的工程 技術，并且已經(jīng)取得了一定的成功。本文首先根據(jù)實際尺寸和邊界條件創(chuàng)建了 三維拓撲優(yōu)化模型。然后采用變密度法，針對同一模型進行了多次的迭代計算， 最終得到了優(yōu)化模型。 關鍵詞：卡車車身；有限元分析；靈敏度分析；輕量化；拓撲優(yōu)化

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