基于MSCNastran的轻卡车架结构强度分析

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基于NASTRAN软件的三轴转向架侧架的静强度分析

根据澳大利亚铁路货车市场的需求,中国北车集团太原轨道交通装备有限责任公司设计了三轴转向架粮食漏斗箱平车,在总体设计时,把运用安全性和经济性置于首要考虑的因素,转向架应具有足够的强度和可靠性。

由于既有的焊接转向架在长期应用中有焊缝开裂的不良现象,而客户要求三轴转向架的寿命为30年,所以采用3E 轴铸造转向架。

该转向架主要由摇枕、侧架、斜楔减振装置、轮对组成和基础制动装置等组成。

其中,侧架作为该转向架的重要组成部分之一,为了验证侧架是否满足设计要求,运用HyperMesh 、NASTRAN 软件对该侧架的侧架1进行了静强度分析,结果表明,侧架1的静强度满足设计要求。

1侧架结构简介侧架采用可分式侧架组合结构,两个分侧架(侧架1和测架2)通过一个圆销及一对球面摩擦副连接,其中,侧架1与圆销连接处为圆孔,侧架2与圆销连接处为长孔。

这种结构不仅可以消除2个分侧架纵向的安装误差,而且有助于中间轮对顺利通过不平顺线路。

分侧架(侧架1和侧架2)承簧台与两侧车轴的间距不等,距中间车轴的间距是距端部车轴间距的2倍,这种结构有助于3个车轴受力均衡。

具体结构见图1。

2侧架有限元强度和刚度计算依据美国AAR M-203A 三轴转向架侧架设计试验要求确定三轴转向架侧架1静强度分析的载荷条件和评价标准,笔者采用NASTRAN 有限元分析软件对该转向架构架侧架1的静强度进行分析[1]。

2.1有限元模型的建立有限元模型建立时需要考虑所建模型与实际结构的几何类型要具有一致性,同时还要求单元传递运动的力学特性相一致。

根据这一要求,对侧架1结构采用体网格进行划分。

HyperMesh 作为网格划分的工具,它具有强大的几何修补和网格划分功能,可以提高计算结果的精度,因此通过HyperMesh 软件,采用10mm 边长四面体单元对侧基于NASTRAN 软件的三轴转向架侧架的静强度分析张燕,张春发收稿日期:2015-04-15;修回日期:2015-08-14作者简介:张燕(1987-),女,山西太原人,助理工程师,主要从事铁路车辆设计研究,E-ma il :752755715@ 。

基于MSC.Nastran的某校车车身结构的模态分析

ＷＡＮＧＲｕｏ－ｐｉｎｇ，ＬＩＵＳｈｅｎｇ — ｚｈｏｎｇ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅａｎｄＴｒａｆｉｆｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅ￣ｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ）
王若平，刘圣仲
（江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江２１２０１３）
摘
要：应用有限元前后处理软件Ｐａｔｒａｎ对车身骨架进行有限元建模，然后导入ＭＳＣ．Ｎａｓ —
ｔｒａｎ进行无阻尼自由振动状态下的模态研究，得到该校车车身骨架结构有限元模型的模态，并对得到的理论模态参数进行分析，为该车车身骨架的设计方案提供全面的评价。关键词：校车；车身骨架；模态分析；ＭＳＣ．Ｎａｓｔｒａｎ
文献标识码：Ａ文章编号：１６７４— ８４２５（２０１５）０３— ０００５— ０５中图分类号：Ｕ４６３
ＭｏｄａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａＢｕｓＢｏｄｙＳｔｒｕｃｔｕｒｅＢａｓｅｄｏｎＭＳＣ．Ｎａｓｔｒａｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｉｎｆｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒａｕｔｏ —ｂｏｄｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｃａｒｉｅｒｄｏｕｔｗｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆｐｒｅａｎｄｐｏｓｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｏｔｆｗａｒｅｆｏｒｉｎｆｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ — Ｐａｔｒａｎ．Ｔｈｅｓｏｌｕｔｉｏｎｏｆｍｏｄａｌａｎｌｙａｓｉｓｔｏｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎ

基于Nastran的某轻卡栏板轻量化仿真优化研究

10.16638/ki.1671-7988.2020.19.029基于Nastran的某轻卡栏板轻量化仿真优化研究杨新超（江西江铃专用车辆厂限公司产品技术部，江西南昌330001）摘要：文章基于有限元法，采用Nastran软件，对某商用轻卡的基础普钢窄尺寸栏板、基础普钢宽尺寸栏板、高强钢窄尺寸栏板和高强钢宽尺寸栏板共计四种上装方案进行了CAE刚度和强度分析，对比结果显示，两款高强钢栏板方案较基础方案结构强度性能得到提升，重量较基础普钢货柜减轻达到49kg和93Kg,轻量化效果显著。

关键词：轻卡；栏板；轻量化中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2020)19-94-03Simulation and optimization of light truck breast board lightweight based on NastranYang Xinchao( Jiangxi Jiangling Special Vehicle Factory Co, Ltd, Product technology Department, Jiangxi Nanchang 330001 )Abstract: Based on the finite element method and NASTRAN software, this paper analyzes the CAE stiffness and strength of four kinds of top mounting schemes of a commercial light truck, including the narrow size breast board of basic steel, the wide size breast board of basic common steel, the narrow size breast board of high strength steel and the wide size breast board of high strength steel. The comparison results show that the structural strength performance of the two high-strength steel breast board schemes is improved compared with the basic scheme, and the weight is relatively basic The reduction of container weight of Chupu steel reached 49kg and 93kg, and the lightweight effect was significant.Keywords: Light truck; Container; LightweightCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2020)19-94-031 引言随着国家经济飞速发展，轻卡销量得到迅猛增长，由于其经济性和便利性，已经成为运输货物的必然选择[1]。

基于MSC.Nastran车身强度优化分析

基于MSC.Nastran车身强度优化分析高晓庆廖世辉闫立志陈建华长安汽车股份有限公司汽车工程研究院基于MSC.Nastran车身强度优化分析Strength Analysis for Body In White Based on MSC.Nastran高晓庆廖世辉闫立志陈建华长安汽车股份有限公司汽车工程研究总院CAE工程所，重庆，401120摘要：研发中的试制车辆在道路试验过程中通常会出现开裂等问题。

在设计过程中需关注车身的强度。

CAE通过强度分析模拟路试中极限工况，找出风险区域，提供结构优化方案，提高车辆性能，避免车辆在实际使用中出现开裂的质量问题，保证车辆的正常使用。

本文针对开裂问题进行结构优化。

关键词：白车身；强度； CAEAbstract: Threr are cracks in working process usually .That is the reason why we should pay attention to the BIW strength in design. We can find the reason taht caused crack using CAE simulation. In this paper, we do the cases to solve probelem using strength analysis of MSC.Nastran in auto structure design.Key words: body in white; strength ;CAE1引言车辆研发需要进行试制车辆的道路试验，重点考察设计车辆的性能。

设计要求在路试中车身不可以出现开裂。

CAE通过车身强度分析可模拟试制车辆在道路试验中的多种极限工况，找出风险区域，提供解决方案。

因此车身的强度分析对于整车的正常使用有非常重要的作用。

本论文主要是针对路试中开裂的问题进行白车身多种极限工况下的强度分析，进行结构优化，解决开裂问题。

基于MSC Nastran的某电机支架强度优化分析

ａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｏ０ｎＭＳＣＮａｓｔｒａｎ
ＣＨＥＮＱｉｌｉａｎｇ，ＪＩＮＣｈａｎｇｚｈｏｎｇ，ＷＡＮＧＰｅｎｇｂｏ，ＧＡＯＹａｎ
（ＢｅｉｊｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇ ’ ａｎＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８９，Ｃｈｉｎａ）
０引言
在结构设计中，电动机等部件作为质量负载连
１有限元建模
本文所研究的电机支架，其两端通过螺栓固定安装在车身上，中段为管状支撑结构，向外侧延伸的支撑零件与管状支撑结构通过缝焊连接，并且固定着电机和减速器等质量负载．电机支架结构见图１．有限元模型中，支撑梁和连接板等钣金件用板壳单元模拟，以四边形壳单元为主，含少量三角形单元；
第２２卷增刊１
２０１３年５月
计算机辅助工程
ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＥｎｇｉｎｅｅｉｎｇｒ
．．． Biblioteka — — 文章编号：１００６—０８７１（２０１３）ｓ１ — ００３４＿０３
ｓｕｐｐｏｒｔｂｒａｃｋｅｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｉｃｒｍｏｔｏｒｂｒａｃｋｅｔ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ

设计仿真基于MSCNastran悬置优化（二）

设计仿真基于MSCNastran悬置优化（二）在开发工程车和乘用车时，为了整车的驾乘舒适性和减少动力系统振动向整车传递现象的发生，必须计算动力总成悬置系统的模态及解耦，以期达到良好的隔振效果和整车舒适性。

动力总成悬置系统主要有三个作用：1）固定和支撑动力总成，限制动力总成在各种工况下的位移量，防止与其它部件碰撞；2）隔振作用，将动力总成的振动尽可能少的传递到车身。

悬置系统隔振性能的核心就是解决刚体模态的频率分配和振动耦合问题，简言之就是关注动力总成的刚体模态和解耦率；3）作为动力吸振器，吸收来自路面的振动激励。

MSC Nastran是汽车行业有限元分析的标准工具。

在车辆NVH、强度、刚度和疲劳分析中有大量应用，针对悬置系统开发，支持：1）模态分析，支持模态振型计算，针对特定频率模态动能6个方向分解输出，基于：BUSH单元名义刚度是通过PBUSH的字域“K”定义；2）频响分析，与支持名义刚度（PBUSH – K,B/GE属性，模态法中模态频率计算）、频变刚度（PBUSHT- K、B），线性阻尼或频变阻尼特性分析，针对液压悬置系统建议频变阻尼特性；3）典型或极限工况，动力系统工作位置校核、支架强度校核，非线性弹簧特性，支持拉压特性曲线输入，其中基于PBUSH – K定义分析初始刚度，非线性分析中基于PBUSHT-KN非线性刚度曲线分析；4）详细悬置弹性元件设计，支撑超弹性材料，部件自接触等非线性特性分析。

Part.1非线性弹簧特性分析模型针对非线性弹簧特性，分析模型定义如下：第一步：MSC Nastran 非线性分析求解过程。

基于SOL 400定义非线性分析过程，分步加载 NLSTEP定义初始载荷，载荷步、最小步长，最大步长等参数。

其中RELDISP定义弹簧2个端点之间变化量。

第二步：动力总成模型定义，与基于MSC.Nastran悬置优化（1）相同，其中PBUSH增加，PBUDHT属性，增加压缩、拉伸曲线定义，模型数据卡片如下：PBUSH定义PBUSHT定义备注：· K -- 表示频变特性；· KN -- 表示非线性特性；· 名义值除了频响和非线性400分析外，其余分析类型都支持；· 名义值用来计算模态值，用频变曲线中的值计算各个激励点的刚度、阻尼值；· 非线性分析中，名义值做为非线性分析中的初始值。

基于传动CAE分析与MSC.Nastran的某商用车桥主减总成正向设计

基于传动CAE分析与MSC.Nastran的某商用车桥主减总成正向设计何维聪;张龙;郑小艳;郭飞航【摘要】Forward design ofa commercial axle’s main retarderassembly was performed based on the technology which the unite of transmissionCAE analysisand MSC.Nastran. After the bevel gear and bearing the preliminary design is completed, through a transmission CAE analysis software to establish the main by the assembly model and calculate, adjust the bevel gear and bearing design parameters so that it meets the requirements and the final shape. Envelope design is completed by three-dimensional modeling of the relevant housing part.A simulation model of the entire axle was established in the transmissionCAE analysis software and the flexible analysis was performed which the retarder、differential、housings’ sti ffness matrix and the information of point position was extracted with the method of sub-structure fromMSC.Nastran.Finally we can get a optimal design to meet the strength and stiffness requirements.%采用传动CAE分析与MSC.Nastran相结合的技术对某商用车桥主减总成进行正向设计。

基于Nastran的车身结构灵敏度分析与优化设计

(K n M n 0
（ 3）
固有频率对设计变量的灵敏度可以通过对无阻尼自由振动特征方程式 (3)的第 i 项设计变量求偏导获得。
n K M K n M ) j n n M n
图 6 优化变量有限元模型利用 MSC.Nastran 软件设计灵敏度分析及优化模块对上述设计变量进行优化分析，经过 10 步迭代计算，优化过程自动结束，部分零件优化结果如下：
| LABEL | | | | | | | | | INITIAL : 10 7.0002E-01 7.0002E-01 1.0958E+00 7.0004E-01 7.0002E-01 7.9477E-01 7.0001E-01 7.0001E-01 : | LABEL N2801231 | | | | | | | | | INITIAL : 10 | N5301127 | N2801533 | N5301204 | N5301208 | N5301242 | N5130253 | N5701321 | N5701351 … 1.2000E+00 : 8.0000E-01 : 2.0000E+00 : 1.5000E+00 : 1.2000E+00 : 1.0000E+00 : 1.0000E+00 : 1.2000E+00 : 1.0000E+00 : 1.5000E+00 : 1.5000E+00 : 1.2000E+00 : 8.0000E-01 : 8.0000E-01 : 8.0000E-01 : 1.4000E+00 : 7.0003E-01 8.4654E-01 9.2494E-01 7.0008E-01 7.0001E-01 7.0000E-01 7.0001E-01 7.0004E-01

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应力分布的影响．
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２０１３年５月
计算机辅助工程
ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏ１．２２Ｓｕｐｐ１．１
Ｍａｙ２０１３
文章编号：１００６—０８７１（２０１３）ｓ１ — ００５７－０３
基于ＭＳＣＮａｓｔｒａｎ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，北京１０００８１）
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
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｒａｍｅａｎｄｓｉｍｐｌｉｉｅｆｄｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆａｌｉｇｈｔ－ｄｕｔｙｔｒｕｃｋｆｒａｍｅａｒｅｂｕｉｌｔｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅ
１有限元模型
１．１车架及简化悬架模型
以主从节点将等效梁两端点与相应车架上的钢板弹簧吊耳之间模拟成刚体结构，等效梁宽度为
该车架为边梁式冲压铆接车架，两侧为２条纵
收稿Ｅｌ期：２０１３．０４ — ２４
ｓｔｒｅｎｇｔｈｕｎｄｅｒｆｏｕｒｃａｓｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｂｅｎｄｉｎｇ，ｔｏｒｓｉｏｎ，ｂｒａｋｅａｎｄｓｔｅｅｉｎｒｇ，ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ａｎｄｔｈｅｓｔｕｃｒｔｕｒｅ
型工况下的强度，并对应力较大处进行结构优化．
关键词：车架；有限元法；强度分析；结构优化；ＭＳＣＮａｓｔｒａｎ
中图分类号：Ｕ４６３．８３２文献标志码：Ｂ
Ｌｉｇｈｔ — ｄｕｔｙｔｒｕｃｋｆｒａｍｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｏｎＭＳＣＮａｓｔｒａｎ
Ｎａｓｔｒａｎ
０引言
车架是发动机、底盘和车身中各总成件的安装基体，这些总成的质量及其传给车架的力和力矩，可能造成车架强度和疲劳破坏＿】引．传统强度分析只对车架建模，不能反映受载过程中各板簧协调变形对
ＪＩＮＣｈａｎｇｚｈｏｎｇ，ＷＡＮＧＰｅｎｇｂｏ
（ＢｅｉｊｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈａｎｇａｎＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８１，Ｃｈｉｎａ）
作者简介：金常忠（１９８７一），男，河南郸城人，硕士，研究方向为整车刚强度预测及疲劳耐久性能开发，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｃｒｙｄｅｋｉｎｇｉｆ０１０＠ｈｏｔｍｉｌａ．Ｃｏｎｒ
按等效矩形截面梁处理，主副簧中点用ＲＢＥ２连
接，副簧两端点与两限位块之间建立位移约束方程
ＭＰＣ，
软件ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ和ＭＳＣＮａｓｔｒａｎ求解器，建立车架及简化悬架模型，进行典型工况的静强度分析，并根据计算结果提出多种改进方案，有效避免该车架的强度风险．
４ｏ＝
＋ｈ
（１）
式中：。为副簧端点ｚ向位移；为限位块下端面中心点ｚ向位移；ｈ为空载时副簧端点与限位块下端面中心点垂向间距．式（１）使副簧端点与限位块下端面垂向间距保持恒定．
ｗｈｉｃｈｉｓｂｅａｉｎｒｇｂｉｇｇｅｒｓｔｒｅｓｓｉｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅｆｒａｍｅ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ；ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓ；ｓｔｕｃｒｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ＭＳＣ