FSAE賽車車架結(jié)構(gòu)有限元分析及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、為了鍛煉學(xué)生利用理論知識研制方程式賽車的能力，本校大學(xué)生組團報名參加了2015年的FSAE賽事。FSAE賽車車架的功用是支承連接賽車各部件，并承受來自車內(nèi)外的各種載荷，其強度、剛度直接影響到車架的本身承載能力和車架上各零部件的相對安裝位置，進而影響到賽車的操縱穩(wěn)定性，車架的振動特性則影響賽車的動態(tài)性能。
　　本課題應(yīng)用拓撲優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，設(shè)計新的車架（簡稱“新車架”），分析與對比初始車架（本校賽車隊根據(jù)大賽要求以及參考優(yōu)秀車隊設(shè)計經(jīng)

2、驗設(shè)計出的車架）與新車架結(jié)構(gòu)的強度、剛度，并對新車架系統(tǒng)進行模態(tài)分析，具體研究工作包括：
　?。?）運用HyperWorks/OptiStruct模塊，建立車架的拓撲優(yōu)化模型，對車架進行拓撲優(yōu)化得到拓撲結(jié)構(gòu)，再結(jié)合大賽對車架結(jié)構(gòu)的要求以及車身各部件的裝配要求，設(shè)計出具體的車架結(jié)構(gòu)。
　?。?）運用數(shù)值模擬軟件ANSYS，分別對初始車架和新車架在滿載行駛時的彎曲、制動和彎扭組合工況條件下進行等效靜強度仿真分析，對賽車車架扭轉(zhuǎn)和

3、彎曲工況分別進行扭轉(zhuǎn)和彎曲剛度仿真分析，得出車架在不同工況下的應(yīng)力分布情況以及抗扭和彎曲剛度。分析對比初始車架與新車架的各項靜力學(xué)性能與質(zhì)量，結(jié)果表明了新車架的靜力學(xué)性能比初始車架優(yōu)越且質(zhì)量更輕,且滿足靜力學(xué)性能要求。
　?。?）對新車架系統(tǒng)進行模態(tài)分析，包括車架自身的自由模態(tài)分析和“懸架-車架”系統(tǒng)、“車架-負載”系統(tǒng)和“懸架-車架-負載”系統(tǒng)的模態(tài)分析，綜合分析了車架結(jié)構(gòu)形式、懸架彈簧和車架負載對整個車架系統(tǒng)的動態(tài)性能的影響。