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简论分析FSAE赛车车架结构动态特性和优化设计题目

收藏本文 2024-02-03 点赞:29915 浏览:133799 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:赛车车架不仅承受着来自赛道的各种复杂载荷,也是其他总成部件的安装基础,其结构对于赛车的安全性、动力性、操纵稳定性等有着很大的影响。赛车车架应具有足够的刚度、强度以保证其装配和利用要求,还应具有合理的动态特性以制约振动和噪声,同时车架结构尽可能轻巧,以提升赛车的动力性。由此车架结构的优化设计是赛车总体设计中非常关键的环节。论文采取论述浅析与试验测试相结合的策略,以有限元浅析软件HyperWorks、LS-DYNA作为论述计算工具,用DASP振动模态测试浅析系统和e-DAQ应力测试数据采集系统为试验测试工具,对方程式赛车车架进行了比较全面的静、动态力学特性浅析,完成了赛车车架结构的优化设计。论文主要工作:首先,建立了车架结构的有限元模型,对车架进行了有限元模态浅析、强度和刚度特性浅析,并通过模态测试浅析验证了赛车车架有限元浅析模型的正确性,通过论述计算和实际测试掌握了车架的应力分布特点,发现了车架设计的不足之处。其次,建立了赛车整车的40%偏置碰撞模型,利用LS-DYNA软件对赛车整车进行了正面偏置碰撞仿真浅析,掌握了整车变形、加速度及吸能情况,碰撞浅析结果表明赛车的安全保护性较差,座椅处的安全保护装置需要加强。最后,对车架进行了基于刚度和模态灵敏度浅析的结构优化设计,使车架重量减轻了3.2g。论文成果已经运用到第三代赛车车架的结构设计中,指导了新一代赛车的设计,对提升方程式赛车的设计制造水平具有重要的实际作用。关键词:FSAE赛车论文模态浅析论度浅析论文40%ODB碰撞论文结构优化论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-9

    第1章 引言9-13

    1.1 课题背景及探讨目的9-10

    1.2 FSAE 赛车技术探讨近况10-11

    1.3 课题探讨的主要内容11-13

    第2章 赛车车架有限元模型建立13-19

    2.1 有限元法浅析步骤13-14

    2.2 有限元法的误差14-15

    2.3 赛车车架有限元模型的建立15-18

    2.4 本章小结18-19

    第3章 赛车车架模态特性浅析19-33

    3.1 模态浅析的基本原理19-23

    3.1.1 论述模态的基本原理19-20

    3.1.2 试验模态的基本原理20-23

    3.2 车架有限元模态计算与浅析23-25

    3.3 车架试验模态测试与浅析25-30

    3.3.1 试验测试设备25-26

    3.3.2 试验准备26-28

    3.3.3 测试模态结果提取28-30

    3.4 有限元模态与测试模态比较30-32

    3.5 本章小结32-33

    第4章 赛车车架结构强度性能浅析33-49

    4.1 车架强度测试与浅析33-40

    4.1.1 测试原理及设备33-34

    4.1.2 试验测点布置34-35

    4.1.3 应变片粘贴及连线35-36

    4.1.4 测试工况设定36-37

    4.1.5 测试数据提取与浅析37-40

    4.2 试验结果与仿真结果比较浅析40-44

    4.2.1 紧急转弯工况下强度浅析40-42

    4.2.2 紧急制动工况下强度浅析42-44

    4.3 车架刚度仿真计算浅析44-48

    4.3.1 车架弯曲刚度计算与浅析44-46

    4.3.2 车架扭转刚度计算与浅析46-48

    4.4 本章小结48-49

    第5章 赛车 40%ODB 碰撞仿真浅析49-69

    5.1 碰撞非线性有限元基本论述49-53

    5.1.1 基本方程49-51

    5.1.2 LS-DYNA 软件的显示积分算法51-53

    5.2 赛车 40%ODB 碰撞有限元模型53-62

    5.2.1 整车网格划分53-56

    5.2.2 材料模型选择56

    5.2.3 整车连接定义及模型检查56-58

    5.2.4 偏置壁障块模型的建立与定位58-60

    5.2.5 偏置碰撞参数设置60-62

    5.3 40%正面偏置碰撞仿真结果浅析62-67

    5.3.1 碰撞仿真计算可信性浅析62-63

    5.3.2 整车和关键部件变形浅析63-64

    5.3.3 碰撞能量浅析64-66

    5.3.4 碰撞速度和加速度浅析66-67

    5.4 本章小结67-69

    第6章 车架结构灵敏度浅析及优化设计69-81

    6.1 优化设计论述基础69-72

    6.1.1 优化设计的数学模型69-70

    6.1.2 优化迭代算法70

    6.1.3 灵敏度浅析的基本论述70-72

    6.2 车架结构优化设计历程72-77

    6.2.1 赛车车架灵敏度计算与浅析72-75

    6.2.2 赛车车架结构优化历程75-77

    6.3 优化结果评判77-80

    6.3.1 模态性能比较77-79

    6.3.2 刚度比较79-80

    6.4 本章小结80-81

    第7章 结论与展望81-83

    7.1 全文总结81-82

    7.2 展望82-83

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