太陽能清潔車車架有限元分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化

【摘要】：隨著世界能源的日益緊缺以及太陽能產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，將太陽能用于交通運輸設(shè)備已經(jīng)成為一種趨勢。太陽能清潔車是將太陽能作為動力來源來完成路面清掃、垃圾回收及垃圾運輸作業(yè)的一種專用車。該車主要應(yīng)用于非主干道，尤其是一些較窄路面的清潔作業(yè)中，其優(yōu)點是大量節(jié)省人力，清掃效率顯著提高。 太陽能清潔車車架是整車重要的承載部件，蓄電池、垃圾箱等部件均裝配在車架上面，同時，在清掃作業(yè)和行走過程中，車架還承受來自承載部件以及路面的激勵。太陽能清潔車車架由多個橫梁及縱梁鋼板焊接而成，其強度以及結(jié)構(gòu)形式直接影響到車架的綜合性能及使用壽命。 本文以某型號太陽能清潔車車架為研究對象，利用CATIA建立車架的三維數(shù)模，在Hyperworks中完成網(wǎng)格劃分，建立初步的有限元模型。利用該有限元模型在ANSYS中完成理論模態(tài)計算，同時利用HT-1型激振測振儀完成試驗?zāi)B(tài)測量，將有限元計算結(jié)果與試驗測試結(jié)果進(jìn)行比對，修正初始有限元模型，為后續(xù)有限元計算提供真實可靠的有限元模型。 利用修正后的有限元模型在Hyperworks中完成車架強度計算，在ANSYS中完成模態(tài)計算、路面響應(yīng)分析，找到車架的薄弱部位，通過計算結(jié)果對車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部優(yōu)化，并重新完成強度校核及模態(tài)計算，得到質(zhì)量更輕，性能更好的車架模型。 本研究為太陽能清潔車車架的設(shè)計提供了理論依據(jù)，為車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供了理論基礎(chǔ)及改進(jìn)方向。 【關(guān)鍵詞】：車架 強度分析 模態(tài)分析 路面響應(yīng)分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：U463.32;U469.691
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 太陽能清潔車發(fā)展概況9
• 1.2 車架的分析方法9-11
• 1.2.1 國外的研究現(xiàn)狀10
• 1.2.2 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 太陽能清潔車車架有限元分析的意義11-12
• 1.4 本文主要工作12-14
• 第2章 車架有限元模型的建立14-21
• 2.1 太陽能清潔車簡介14-15
• 2.2 車架 3D 模型的建立15-16
• 2.2.1 CATIA 軟件介紹15
• 2.2.2 車架實體建模15-16
• 2.3 車架有限元模型的建立16-20
• 2.3.1 HyperWorks 軟件介紹16-17
• 2.3.2 車架模型處理17-18
• 2.3.3 網(wǎng)格劃分及材料特性18-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 第3章 車架模態(tài)試驗及有限元計算21-32
• 3.1 模態(tài)試驗21-26
• 3.1.1 模態(tài)試驗的基本原理21-22
• 3.1.2 模態(tài)試驗的目的22-23
• 3.1.3 試驗測試方法概述23
• 3.1.4 車架模態(tài)試驗過程23-24
• 3.1.5 模態(tài)試驗結(jié)果分析24-26
• 3.2 車架模態(tài)有限元計算26-28
• 3.2.1 車架模態(tài)有限元分析理論基礎(chǔ)26
• 3.2.2 ANSYS 在模態(tài)計算中的應(yīng)用26-27
• 3.2.3 初始有限元模型模態(tài)計算27-28
• 3.3 有限元模型的修正28-29
• 3.4 模型修正后模態(tài)計算結(jié)果與試驗結(jié)果對比29
• 3.5 修正后模態(tài)計算結(jié)果分析29-30
• 3.6 本章小結(jié)30-32
• 第4章 車架靜強度計算32-38
• 4.1 創(chuàng)建約束條件32-33
• 4.2 靜強度分析33-35
• 4.2.1 焊點力的計算33-34
• 4.2.2 滿載靜止工況強度分析34-35
• 4.3 滿載制動工況強度分析35-36
• 4.3.1 制動力及慣性力的計算35-36
• 4.3.2 滿載制動工況強度分析36
• 4.4 計算結(jié)果分析36-37
• 4.5 本章小結(jié)37-38
• 第5章 車架城市路面響應(yīng)分析38-47
• 5.1 概述38
• 5.2 路面隨機(jī)激勵響應(yīng)分析的理論基礎(chǔ)38-44
• 5.2.1 路面不平度功率譜39
• 5.2.2 路面譜的獲取39-41
• 5.2.3 空間功率譜密度與時間功率譜密度的轉(zhuǎn)化41-42
• 5.2.4 路面對太陽能清潔車的輸入功率譜及密度42-44
• 5.3 車架路譜響應(yīng)有限元計算44-45
• 5.3.1 ANSYS 在譜分析中的應(yīng)用44-45
• 5.3.2 車架隨機(jī)響應(yīng)分析過程45
• 5.4 隨機(jī)響應(yīng)結(jié)果分析45-46
• 5.5 本章小結(jié)46-47
• 第6章 太陽能清潔車車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化47-53
• 6.1 優(yōu)化設(shè)計概述47-50
• 6.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的基本概念及方法47-48
• 6.1.2 車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的選擇48
• 6.1.3 車架結(jié)構(gòu)模型優(yōu)化前后的對比48-50
• 6.2 車架改進(jìn)后有限元分析50-52
• 6.3 本章小結(jié)52-53
• 第7章 結(jié)論與展望53-54
• 7.1 總結(jié)53
• 7.2 今后工作的展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻(xiàn)55-58
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文58

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