基于MSC.Patran-Nastran的摩托车车架结构分析
基于MSCNastran的轻卡车架结构强度分析

以某 正 在 开发 的轻 卡 为研 究对 象 , 应 用 前 处 理
梁, 中间为若 干条横 梁 , 横 梁 与纵梁 之 间用连 接板 过 渡, 纵梁 、 连接板、 横 梁均 采用铆 钉 连接 . 根据 结构 特
征, 车 架薄壁 结 构均采 用 三维壳 单元 离散 . 车 架 通过 悬 架 与 车桥 连 接 , 为 使 计算 分 析 中车 架 的支 撑边 界符 合 实 际情 况 , 将 钢 板 弹簧 等 效 为 一 根水 平 放置 的矩 形截 面梁 . 对 于副簧 承力 工2 0 1 3年 5月
计 算 机 辅 助 工 程
Co mp u t e r Ai d e d En g i n e e r i n g
Vo 1 . 2 2 Su p p 1 . 1
Ma y 2 01 3
文章编号 : 1 0 0 6—0 8 7 1 ( 2 0 1 3 ) s 1 — 0 0 5 7 - 0 3
基 于 MS C N a s t r a n的轻 卡 车 架 结 构 强 度 分 析
金 常忠 , 王 朋 波
( 长 安 汽 车股 份 有 限公 司 北 京研 究 院 , 北 京 1 0 0 0 8 1 )
摘要 :建立 某轻卡 车 架及 其 简化 悬 架的有 限元 模 型 , 计 算 车 架在 弯 曲、 扭转、 制动 和 转 向 等 4种 典
Abs t r a c t:Th e f r a me a nd s i mp l i ie f d s u s p e n s i o n mo d e l o f a l i g h t - d u t y t r u c k f r a me a r e bu i l t t o c a l c u l a t e t h e
基于MSC_NASTRAN的产品结构形状优化设计

2 结构边界形状的定义
结构边界形状的表示有两种方法:一是几何形状描述法, 设计变量为相关的几何特性,如单元网格的节点坐标、样条曲 线或多项式的参数和其它的几何参数;另一种方法是自然逼近 法, 在选取的有限元节点上, 假设某种边界条件, 加上虚拟载荷, 得到的在虚拟载荷下的节点位移场,该位移场作为形状设计变 量及有限元网格节点坐标变化基向量或依据,设计变量为虚拟 载荷变量。 在 $%& ’ ()%*+)( 优化模块中, 共提供四种方法来表示结 构的边界形状: - " . 节点变化法 - $D75DE F;GH ID;GDJGK7 . 。 直接利用边界节点 的坐标作为设计变量, 它是其它方法的基础。 - 2 . 基向量直接输入法 - <G;:8J E7L5J KM %6DL:N . 。 该法属于几 何形状描述法,它是在原始结构形状的基础上选择几种 “ 基本 形状修改方案 ” , 即形状变化基向量, 再利用形状变化基向量的 线性组合来给定结构形状变化的方法。它的缺点是形状变化基向 量是由外部产生, 在每一个优化循环中, 形状变化基向量不能被更 新, 因此对于结构有较大的形状变化时, 会导致有限元网格畸变。 - / . 几何边界形状法 - F:KO:J;G8 PK57HD;Q %6DL:N . 。该法属于 几何形状描述法, 边界的形状可通过边界上节点的信息或一个前 几何模型的处理器来描述, 其优点形状变化基向量在每次优化循 环中自动更新, 可以避免由于结构大变形而使网格产生畸变。 - R . 分析边界形状法 - )7DEQJG8 PK57HD;Q N6DL:N . 。该法属于 自然逼近法,是进行形状优化设计的一种有效方法,形状变化 基向量是通过在辅助结构模型上施加虚拟载荷或强制位移产 生的,其优点同几何边界形状法类似,形状变化基向量在每次 优化循环中自动更新, 以避免结构大变形时网格产生畸变 1 2 3 。
基于MSC.Nastran摩天轮结构仿真分析

( co l f ca i l n ier g S h o Mehnc gn ei ,Hee iesyo T c n lg,Taj 0 10 hn o aE n b i vri f eh oo y i i 3 0 3 ,C ia) Un t nn
基于 MS . s a 天轮结构 仿真分析 CNat n摩 r
邢 素芳,桑建 兵 ,马莎莎 ,张明路
( 河北工业大学 机械工程 学院,天津 3 0 3 0 1 0)
摘要 以摩天轮为例 ,采用大型有 限元分析软件 MS . a r C N sa tn建立 了 真模 型,对摩天轮承受满载、极 限风载 仿 以及 满载和极 限风载共 同 用这 3 工况下的应力场和应变场进行 了 作 种 分析. 究结果表明 , 研 建立的摩 天转轮有 限 元模型合理 ,模拟结果与实际情况相符 ,对指导和完善摩天轮 的设计 与优化过程具有重要 的理论和 实际意义.
1 转轮有 限元模型 的建立
建立 摩天 转轮 结构 的有 限元 模型 ,就 是根 据所研 究 的 问题 的具体情 况 ,选择 合适 的有 限元单元 ,对 转轮 结 构进行 数 学离散 化 ,给这 个模 型赋 予合适 的材料属 性 ,进行 边 界条件 的模 拟 ,最后 提 供一个 具 有可接 受 的
第3 9卷 第 2期
V_ .9 0 3 No2 1 .
河
北
工
业 ・大
学
学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
报
21 0 0年 4月
Ap i 2 1 rl 0 0
J 0URNAL 0F HE BEI UNⅣ ERS T OF T HNOL I Y EC OGY
基于MSC/NASTRAN的产品结构形状优化设计

bi y Tk c oya c hkr ea pe tehp e tniot zdbsdo C/ 加d l t dnmisae ∞ xm l,h ae klo i e ae nMS er s s e s p mi
N S R N O t i t n m d l t bod ntesae r u ny rn ea d mii i d io a as A T A pi z i o ue o ra e h h krs e e c a g n nmz a dt n lm s m ao fq e i
0 Y
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Ke r s y wo d :M S NAS C/ TRAN ;S r c u a p i ia i n;S a e o tmi a i n;S a e s tu t r lo t z to m h p pi z t o h k r
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【要 在 要 基 S/A RN 状 化 计 理 方 的 础 , 型电 式 l 摘 】 简 介绍 于MCNS A 形 优 设 原 和 法 基 上 以E 动 激 T
振 器为 例 ,为拓 宽激 振 器使 用频 宽 的上 限 ,减 小激 振 器对 被 测试件 附加质 量 的影 响 ,采 用 MS / C
j eeto eeau t bc Terutso sti apoc es l ade c n a dget eue f c nt vlae oj t h e l hw s p r hifaie n f i t n ral rdcs f h d e. s h a s b f e i y
Z O i h n I e a g( A e t f a c e gIs tt o eh ooy Y n h n 2 0 3 C ia H U Ln—ze ,LU D —f n C D C ne o n hn tue f c nlg , a c e g2 4 0 。 hn ) r Y ni T
基于MSC.Patran/Nastran的喇叭天线机架的模态分析

Ke r s n e n y wo d :a t n a;fa r me;mo a ;v b a i n d l i r to
1 引 言
较 大 , 构 复杂 , 结 几何 精 度 和相 对位 置 精 度 较 高 。因 此 , 对 天线 机 架 的设 计 提 出 了如 下 要 求 : 1 ( )机 架 的设 计 应 保 证 刚 度 、 度 及 稳 定 性 ;2 机 架 的重 量 应 要 求 轻 , 强 () 成 本 低 ;3 结 构 设 计 合 理 , 艺 性 良好 , 于 铸 造 、 接 和 () 工 便 焊
方 式 产生 数 控 切 削代 码 ,但 这 种 方法 产 生 的程 序 往 往 非
机 架 是 承 受 喇 叭天 线 的基 础 部件 。其 特 点 是 : 寸 尺
Z- 9 8 00 R8 5: 3 . C3 . .
G3 2 5 2 .3 0R1. 一 0C 6 . 6;
M o a n l s s a o t n a e Ba e n M SC. t a / s r n d l A a y i b utAn e na Fr m s d o Pa r n Na t a YAN i - e Jn g n ( o 7 3 I si t , h n hp ul i gI d sr o p, n z o 2 0 1 C i a N . 2 n t u e C iaS ib i n n u t C r .Ya g h u2 5 0 , h n ) t d y
至造 成天 线 系统 的损坏 。 22 三 维 结构模 型 的建 立 . 鉴于 几 何 模 型结 构 较 为 复杂 的 特点 ,这里 运 用 三 维
本文 从 保 证 系统 的性 能要 求 ,避免 发 生 结 构谐 振 的 角 度 ,对 某 喇 叭 天 线 机 架 进 行 了数 字 化 建 模 ,并 运 用
基于Patran和MSC Nastran的某空压机第1级叶轮强度分析及结构优化

1 9 % l o w e r t h a n t h e a v e r a g e v a l u e ( 1 0 6 6 M P a )o f t e n s i l e s t r e n g t h t e s t .T h e s a f e t y m a r g i n o f t h e
基于 P a t r a n和 MS C N a s t r a n的 某 空 压 机 第 1级 叶轮强 度 分 析 及 结 构优 化
高松 , 肖俊峰 , 李 园园, 上官博
( 西安 热 工研 究 院有 限公 司 , 西安 7 1 0 0 3 2 )
摘要 : 基于 P a t r a n和 M S C N a s t r a n , 采 用三 维有 限元 法分析 某型 空压机 第 1级 叶轮 在 工作 转速 下的 强度 , 并优 化 叶轮 结 构. 研 究结 果表 明 : 原 叶轮在 叶 片进 气 边分 别 与轴 盘 和盖 盘 的 焊接 处 1 3年 5月
计 算 机 辅 助 工 程
Co mp u t e r Ai d e d En g i n e e in r g
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文章 编 号 : 1 0 0 6—0 8 7 1 ( 2 0 1 3 ) S I 一 0 3 1 2 - 0 4
心应 力 区域 ; 原 叶轮 设计模 型 的最 大应 力为 9 7 0 M P a , 与 材料 抗拉 强度 试 验 平均值 1 0 6 6 MP a相差
9 %, 安全裕 量 不足 . 优化设 计 后 的 叶轮 模 型 的 最 大应 力 为 8 6 4 MP a , 与 材 料 抗拉 强度 试 验 平 均值
摩托车车架结构动力响应分析_陈宝

摩托车车架结构动力响应分析陈宝曹建国陈莹莹(重庆工学院重庆汽车学院,重庆400050)摘要利用MSC.Nastran软件分析摩托车车架结构在随机路面载荷激励下的动力响应问题,计算整车结构上所感兴趣部位的响应,如位移、速度、加速度、应力等物理参数,并以此为参考依据进行结构参数的修改。
关键词:摩托车车架模态频率响应阻尼固有频率中图分类号:U483文献标识码:A文章编号:1671)3133(2005)增-0123-04Analysis of dynamics response on motorcycle frameC hen Bao,Cao jianguo,Chen Y ingying(Chongqing Institute of Technology Chongqing Automobile College,Chongqing400050,C HN) Abstract A dynamics response analysis on motorcycle frame was made by MSC.Nastran software,it is based on random exci tation of road,so can get the responses that are interested,for example displacement,velocity,acceleration,s tress etc.At the same time,can make a modification of frame s tructural parameter based on the analysis results.Key words:Motorcycle Frame Modal Frequency response Damping Natural frequency1引言摩托车车架是乘骑者的直接承载物,车架的好坏直接影响到舒适性和安全性等性能,摩托车在实际行驶过程中,由于路面的激励会引起车架的强迫振动,摩托车车架在使用过程中,由于受到经过车架传上来的路面激励,往往产生较大的动应力,通常从摩托车道路实验和用户反映出的车架开裂和开焊情况来看,大多数都是疲劳破坏,由于疲劳破坏主要是由于载荷的累积效应而产生的,所以即使车架激励引起的动应力响应不大,但当波动的次数累积到某一固定值时,由于材料的局部形成永久变形也会产生裂纹以至最终断裂,此处所指激励是指随时间或频率变化的加速度、速度以及位移等。
摩托车车架模态刚度Nastran优化实例

摩托车车架模态、刚度Nastran优化实例一、前言Nastran是一款性能优越的有限元结构仿真软件,能有效地进行结构的动力学、静力学计算。
摩托车车架的模态、刚度性能是非常重要的性能指标,影响到整车的振动、操纵性能等。
一般来讲,摩拖车车架的模态、刚度影响因素很多,各个管件的厚度、直径对其均有影响。
如何在质量最轻化的前提下,优化摩托车车架的模态、刚度,是一个很重要的课题。
运用有限元结构计算软件对摩托车车架进行模态、刚度优化,缩短开发周期,节省开发费用,避免产品在投放市场后再出现质量问题。
本文选取某款踏板车车架,对其模态和刚度进行优化,计算各个管件的壁厚、直径对模态、刚度的灵敏度系数,从而为车架设计提供依据。
二、基本知识介绍1.模态计算方法Nastran采用SOL103模块进行模态分析。
主要的计算方法有跟踪法、变换法和Lanczos方法。
其中Lanzos方法是跟踪法和变换法的结合,有较好的性能,是推荐的首选方法。
它要求质量矩阵为正的半正定矩阵,刚度矩阵对称。
Lanczos方法仅计算用户所要求的根,有跟踪法的效率而不会丢根,可以精确计算特征值和特征向量。
2.刚度计算方法车架的刚度包括车架的弯曲刚度和扭转刚度。
弯曲刚度指的是车架结构抵抗弯曲变形的能力,扭转刚度指的是车架结构抵抗扭转变形的能力。
车架弯曲刚度的计算方法:首先约束住后摇臂轴孔处三个坐标轴方向位移,再约束转向立管下端x方向的自由度。
在转向立管的上下端施加一对垂直于yoz 平面且大小相等、方向相同的力,力的作用点沿x方向产生的位移分别为和,则车架弯曲刚度为:。
车架扭转刚度的计算方法:车架处于同样的约束状况下,在立管的上下端施加一对垂直于yoz平面且大小相等、方向相反的力和,力的作用点沿x 方向产生的位移分别为2和,则车架的扭转刚度为:,。
3.优化方法Nastran采用SOL200模块支持多变量灵敏度与优化分析。
分析类型包括静力分析、正则模态分析、屈曲分析、直接复特征值分析、模态复特征值分析、直接频率响应、模态频率响应、模态瞬态响应、静气弹分析和振颤分析。
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e.路面反冲力主要是作用在转向力管等处,载荷有大载荷低频率和小载荷高频率2种情况。
f.车辆翻转时的冲击载荷属于大载荷,主要受力部位为转向力管和上下梁管等处。
实际上,摩托车在不平道路上行驶时由路面激起的振动都具有随机性,车架受的是随机载荷,会引起车架产生疲劳破坏。
对车架在各种路况下所受载荷分析如下:
a.静载荷。
指车架及固定在车体和车架上所有的总成、设备以及乘员和货物的质量y肘i引起
的载荷,按集中载荷yt或分布载荷E作用在车架的相应部位i(江1,2…)处。
b.动载荷。
就车架承受质量而言,取通过其质心的坐标系戈弦,并将承载系统视为刚体,则在车架上有6个自由度,沿省,y,z轴的线位移和绕这3个轴的角位移;相应有沿Ⅳ,y,z轴方向的3个力只,F,,t,绕3个坐标轴的转矩t,弯矩M,和丝。
摩托车行驶时,一般作用在车架上的力为:
F。
=≥:肘i口。
=k≥:一(m=石,),,z)(1)式中K。
——在髫,y,z方向上的动载荷系数
(K。
=n。
/g)
口。
——在戈,y,名方向上的摩托车加速度
g-重力加速度
动载荷系数主要决定于3个因素:道路条件;摩托车行驶状况;摩托车的结构参数。
由于这些因素很复杂,使动载荷系数难以用数学分析法确定。
在分析时往往分别对某些简单的路面情况进行研究,动载荷系数则取一些理论研究与实验修正相结合的半经验数值。
实践表明,影响摩托车车架强度和刚度的动载荷主要有以下4种:
a.遇到障碍物时产生的动载荷。
b.制动或加速时产生的冲击载荷。
c.车辆转弯时产生的动载荷。
d.车辆跳跃或着地时的冲击载荷。
这里仅以a的情况加以详细分析。
车架遇到障碍物时的运动情况及动载荷的动态模型如图l所示。
摩托车遇到障碍物时的情况取决于车速及障碍物的高度,车速低,障碍物小时,前后轮均在路面上滚动,随着车速的升高或障碍物比较高,就会出现3种情况:前后轮均在路面上滚动;前轮跳起,后轮在《机械与电子》2004(9)
m0,,0——前后悬挂簧载摩托车质量及转动惯量ml,m2——前后悬挂的非簧载质量Kl,如——前后悬挂刚度cl,c2——前后悬挂阻尼局,心——前后轮胎刚度zo,z。
,x2,巧,x4——各质量点的位移z,‘,如——前后轴与簧载质量质心‰间的距离^。
,A——障碍物的高度及长度妒。
——车身角位移y—一车速
图1摩托车遇到障碍物时的模型
地面上滚动;前轮处于滚动状态,后轮跳起。
1.3车架有限元建模
该摩托车车架焊接组件、后摆臂组件和后货架组件均由钢管和钣金件(材料均为低碳钢)焊接而成。
针对这些结构特点,有限元建模时,将这些组件中各个零件均抽取中面划分成壳单元。
考虑到主要是分析车架焊接组件强度,因此对前叉内管、外管及上下联板可分别看作是壁厚相同的零件而简化处理成壳单元。
此外,前后减震弹簧处理成弹簧单元,前后轮轴、后摆臂轴处理成梁单元,有连接关系部件之间使用MPc多点约束。
车架有限元模型如图2所示。
整个模型包含节点52404个,壳单元25998个,
图2有限元模型
弹簧单元4个,梁单元61个,集中质量单元1个,另有MPC多点约束20个‘引。
·7·
基于MSC.Patran/Nastran的摩托车车架结构分析
作者:陈宝, 雷刚, 徐中明, 肖盛云
作者单位:陈宝,徐中明,肖盛云(重庆大学,重庆,400030), 雷刚(重庆工学院,重庆,400050)
刊名:
机械与电子
英文刊名:MACHINERY & ELECTRONICS
年,卷(期):2004(9)
被引用次数:16次
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2.许建华某型号摩托车车架的强度分析及结构改进 2003
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14.李伟.涂奎.李先文摩托车车架模态分析与验证[期刊论文]-重庆理工大学学报(自然科学版) 2011(3)
15.陈宝摩托车结构建模及其有限元分析[学位论文]硕士 2004
16.张志飞摩托车振动舒适性研究[学位论文]硕士 2005
本文链接:/Periodical_jxydz200409002.aspx。