车架轻量化设计
一种重卡车架轻量化结构设计及有限元分析
作者简介：严国祥（1982-），男，山西运城人，本科，工程师，主要从事商用物流车、专用汽车的轻量化结构设计工作。
收稿日期：2021-10-18一种重卡车架轻量化结构设计及有限元分析严国祥，薛士博，王雪飞，蒋岩（辽宁忠旺集团有限公司，辽阳111003）摘要：介绍一种基于有限元分析的钢铝混合重卡车架的结构设计：车架材料主要是500L 大梁钢及6×××系铝合金挤压型材，由左右两支钢制纵梁、若干铝合金横梁组成主要受力框架。
纵梁采用原主机厂设计结构样式，横梁断面设计成抗弯刚度和连接性较好的工字型，各零部件之间通过铆钉或高强螺栓连接。
设计过程中通过有限元分析模拟了满载状态下的侧向工况和对扭工况，并重点分析了平衡悬架连接处的结构强度。
经过反复分析、结构优化，车架各处应力均低于材料屈服强度，抗弯和抗扭刚度与原钢车架相当。
对比结果表明，相比同类钢制车架，铝合金车架可减重40%。
关键词：铝合金；卡车；车架；有限元分析；轻量化中图分类号：TG146.21文献标识码：A文章编号：1005-4898（2022）01-0046-04doi：10.3969/j.issn.1005-4898.2022.01.100前言随着我国经济的快速发展，电商、快递业呈爆发式增长，货物运输量剧增，导致商用物流车需求加大，物流运输行业竞争加剧。
为控制成本，增加货运量，各物流企业对车辆的性能、油耗、载质量利用率要求越来越高，而解决上述问题的最佳方案莫过于减重。
轻量化设计对传统燃油汽车而言可显著降低油耗；对新能源汽车则可增加续航能力；对于商用物流车最明显的优势是多拉货物，空载时降低油耗，从而在相同运费情况下增加收益，显著提升竞争力。
车架材料主要是500L 大梁钢及6×××系铝合金挤压型材，是负责承载整车上部载荷的核心部件[1-2]。
因此，在车架轻量化设计时就要充分考虑其强度。
目前钢制车架的纵梁、横梁普遍采用高强钢板折弯成型，再铆接而成。
基于有限元法的车架轻量化设计和仿真分析
基于有限元法的车架轻量化设计和仿真分析有限元法在车架轻量化设计和仿真分析中是一种常用的工具。
该方法基于数学模型，将结构划分成一系列小的单元，通过计算每个单元的应力、变形等物理量，反推得到整个结构的力学性能。
在车架轻量化方面，有限元法可以帮助我们快速地找到轻量化的设计方案，并通过仿真分析验证其性能，从而提高车架的安全性和可靠性。
首先，在轻量化设计中，我们需要寻找轻量化的潜在方案。
有限元法可以帮助我们划分车架结构，并计算不同部件的受力情况。
通过对受力情况的分析，我们可以找到那些不必要的部件或重量过剩的区域，从而进行删减。
例如，我们可以尝试使用高强度材料或降低材料使用量等方式来达到轻量化的目的。
其次，在设计轻量化方案后，需要通过仿真分析来验证其性能。
在有限元法中，我们可以将车架结构的物理特性输入到数学模型中，并通过计算得出其应力分布、变形情况等。
通过这种方式，我们可以在实际试验之前，快速地评估轻量化方案的性能，并进行修改和优化。
最后，有限元法还可以帮助我们改进设计方案，以进一步提高车架的性能。
例如，在仿真分析中，我们可以调整材料的类型和厚度，以达到更好的性能。
我们还可以通过优化部件的形状和尺寸，来减少结构的应力集中和变形等问题。
总之，有限元法在车架轻量化设计和仿真分析中是一种非常有效的工具。
通过使用该方法，我们可以快速地找到轻量化方案，并通过性能仿真进行验证和优化，最终提高车架的安全性和可靠性。
为了能更清楚地了解车架轻量化设计和仿真分析的数据，我们可以以一辆小型轿车为例，尝试列出相关数据并进行分析。
首先，我们需要了解该汽车原始的车架结构的总重量、尺寸和材料类型及数量等情况。
假设该汽车的车架总重量为1000千克，尺寸为4000毫米长、1500毫米宽和1500毫米高，使用的材料为钢材和铝材，其中钢材使用量为80%。
我们可以看到，该车架的重量相对较高，需要进行轻量化设计。
接下来，我们可以通过有限元法对该车架进行轻量化设计。
汽车车架的轻量化设计 (1)
Ｖ９０６８０‘西华大学硕士学位（毕业）论文题目：汽车车架的轻量化设计研究生指导教师：专、№研究方向：培养单位：论文起止日期曲昌荣巢凯年ｆ教授１车辆工程汽车陛能测试与分析西华大学２００５年５月至２００６年５月２。
６年５月西华人学硕十学位论文１．具有良好的图形用户接口（ＧｕＩ）（如图２ｌ所示）Ｆｉ醇．１ＧｕｌｏｆＡＮＳＹＳ例２．１ＡＮｓＹｓ软件图形用户界面通过ＧＵＩ可方便的交互访问程序的各种功能、命令、用户手册和参考材料，并可一步一步完成整个分析，因而使ＡＮＳＹｓ易于使用。
在用户接口中，ＡＮＳＹＳ程序提供了四种通用方法输入命令：菜单、对话框、工具杆、直接输入命令。
菜单出运行ＡＮＳＹＳ程序是相关的命令和功能组成，位于各自的窗口中，用户在任何时候均可用鼠标访问这些窗口，这些窗口也可用鼠标移动或隐去操作。
ＡＮＳＹＳ命令根据其功能分组，保证了用户快速访问到合适的命令。
２全交互式图形它是ＡＮＳＹｓ程序中不可分割的组成部分，图形对于校验前处理数据和在后处理中检查求解结果都是非常重要的。
西华人学硕十学位论文Ｆｉ醇．３Ｇｅｏｍｅ廿ｉｃｍｏｄｅＩｏｆａｔｎＪｃｋ图２．３载货汽车车架的几何模型２．２．４模型的网格划分汽车的车架大多数是由薄壁型钢焊接和铆接而成，其中槽钢就是最常用的一种型钢，该货车也采用槽钢。
由于载荷常常不通过这些薄壁截面的弯曲中心，由材料力学可知，这些杆件不但要发生弯曲变形，而且还要发生扭转变型。
薄壁杆件抗扭的能力较差，当汽车在高低不平的路面上行驶时，必须考虑到杆件的扭转变型。
在建立板壳单元刚度矩阵时，板壳单元有三节点、四节点、六节点、八节点等几种类型的单元，由于货车车架纵梁和横梁均为平直的槽钢，故可以采用四节点和八节点单元，而八节点单元精度较高。
对于高次单元由于内部应力不是常量，可以较好的适应结构变化的应力场，用较少的单元可以得到较好的效果。
但是高次单元的刚度矩阵比较复杂，形成结构刚度矩阵要花很长的计算时间。
大型履带起重机车架轻量化设计
Ｌｉ ｈｔ ｉ ｈｔｎｇ ｄ ｓｇ ｏ ａ ｙ ｃ ａ ｅ ｒ ｎ ｒ ｍ ｅｓ ｒ ｔ ｅ ｇ ｗｅ ｇ ｉ ｅ ｉ ｎ ｆｈｅ ｖ ｒ ｗｌ ｒｃ ａ ｅ ｆ ａ ｔ ｕｃ ｕｒ
Ｗ ＡＮＧ ｎ — ｉ ｎ Ｙｏ ｇ ｑ ａ ｇ， Ｍ ＥＮＧ ａ ｇ ｗｅ ， ＤＩ Ｇｕ ｎ － ｉ ＮＧ ｅ －ｌ ｎ， ＺＨＡＯ － ｅ Ｍ ｉ ｉ ａ Ｅｒ ｆ ｉ
。
等效垂直力 ，即将倾 翻力矩 转换成一对对的 力偶 ，这些等效垂直力可视为按正弦规律分布 ＿ ２ ｌ ， 如 图 ３所 示 ， 。
每个 螺 栓受 到 的 由垂 直 载荷 引起 的力为
＝ ｃ
满 足 的工况 进行 有 限元 分 析计算 ，选取 的 工况见 表 １ ，各 工况 所受 的垂直 载 荷 。 与倾 翻力 矩 。 表 见
中完 成实体 模 型 的处 理 、网格 划分 和加 载计 算 。有
限元 组 装 模 型 中 所 有 的板 采 用 Ｓ Ｅ Ｌｌ ｌ 元 ， Ｈ Ｌ ８单
ｌ 车 架 的 结构
某 大 型 履 带 起 重 机 车 架 是 由钢 板 焊 接 而 成 的
车架 与连接 梁的连接 销轴采用 Ｂ Ａ ８ 单 元模 Ｅ Ｍ１８
最 小 工况 ，三是 倾 翻力 矩
最 大 的工况 。 同时根
据臂架工作时不同位置 ，选取臂架位于正前方 、与 车 前 方 向呈 ４ 。方 向 和 与车 前 方 向 呈 ９ 。方 向分 ５ ０ 别计算 。经过对各个典型工况下计算出的垂直载荷 和倾翻力矩 。 比较后 ，选择 了 ８ 种车架必须
度 。本 文研 究 的车架 模型 如 罔 １ 所示 。
图 ２ 车 架 有 限 元 模 型
露
２ 车架的受力分析和约束 ． ２ 车架上部 与 回转支承相接 ，回转支承型
汽车前副车架轻量化设计
摘要： 对原前副车架结构和材料进行优化设计， 可以达到轻量化的效果。 将前副车架的钢材替换为铝合金材料 ＺＬ１１４Ａ， 并利
用 ＣＡＴＩＡ 三维建模软件对前副车架结构进行优化设计。 经优化， 前副车架质量由 １７ ｋｇ 减少至 １１ ７６ ｋｇ， 减重比例达 ３０ ８％， 满
足设计要求。 使用 Ｎａｓｔｒａｎ 软件对优化后的前副车架进行有限元分析， 结果表明新结构满足各种汽车行驶工况下的强度、 模态以及
刚度性能要求， 因此该轻量化设计方案可行， 在不影响前副车架正常使用的情况下减轻质量。
关键词： 前副车架； 轻量化； 结构优化； 有限元
中图分类号： Ｕ４６３ ３２
Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｆｒｏｎｔ Ｓｕｂｆｒａｍｅ
ＳＵＮ Ｚｈｉｙｕａｎ ， ＣＨＥＮ Ｙｏｎｇｚｈｏｎｇ ， ＰＥＮＧ Ｈａｏ１ ， ＺＨＡＯ Ｃｈａｏｃｈｅｎ１ ， ＬＩＵ Ｙｕｎｂｏ１ ， ＪＩ Ｌｏｎｇｈｕｉ２ ， ＣＡＩ Ｃｏｎｇ２ ， ＷＵ Ｊｉｎｇｌａｉ１
ｓｕｂｆｒａｍｅ． Ａｆｔｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｆｒｏｎｔ ｓｕｂｆｒａｍｅ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ １７ ｋｇ ｔｏ １１ ７６ ｋｇ， ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ ａｃｈｉｅｖｅｓ ３０ ８％，
ｗｈｉｃｈ ｓａｔｉｓｆｉｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ． Ｎａｓｔｒａｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｎｅｗ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｆｒｏｎｄ ｆｒａｍｅ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ
有良好的静态特性。
原前副车架如图 １ 所示， 若只将前副车架的材料由钢替换
货车车架轻量化设计
第57卷 第10期Vol. 57 No. 102019年10月October 2019农业装备与车辆工程AGRICULTURAL EQUIPMENT & VEHICLE ENGINEERINGdoi:10.3969/j.issn.1673-3142.2019.10.010货车车架轻量化设计康元春（442002湖北省 十堰市 湖北汽车工业学院 汽车动力传动与电子控制湖北省重点实验室）[摘要]为了降低车架质量，同时保证车架的强度、刚度和动态性能，采用了多目标拓扑优化方法进行设计。
首先进行了原车架有限元分析，并建立了车架拓扑优化模型，采用折衷规划方法构造优化目标函数。
然后利用层次分析法确定目标函数中各工况的权重系数。
最后进行拓扑优化得到了车架拓扑结构，并根据拓扑结构对车架进行了二次设计。
得到了新的车架结构，并与原框架结构进行了比较。
结果表明，新车架模型的静、动态性能达到了设计要求，质量降低了12.13%。
[关键词] 拓扑优化；轻量化；层次分析法；多工况优化[中图分类号] U463.82 [文献标识码] A [文章编号] 1673-3142(2019)10-0041-03Lightweight Design of Automotive FrameKang Yuanchun(Hubei University of Automotive Technology, Key Laboratory of Automotive Power Train and Electronics,Shiyan City, HuBei Province 442002, China)[Abstract] In order to lighten the truck frame and ensure the strength, stiffness and dynamic performance of the truck frame, the multi-condition topology optimization method is adopted. Firstly the original frame is analyzed by finite element method, and the frame topology optimization model is established. And the compromise programming method is used to construct the objective function. Then the weight coefficients of the objective function are determined by the analytic hierarchy process. Finally, the frame topology optimization structure is obtained, and the frame is redesigned according to the topology structure. The new frame structure is obtained and compared with the original frame. The results show that the static and dynamic performance of the new frame meets the requirements, and the weight is reduced by 12.13%. [Key words] topology optimization; lightweight; analytic hierarchy process; multi-working conditions0 引言在降低车架质量的设计时，必须考虑几种极端工况的影响，如弯曲工况、扭转工况、急转弯工况和紧急制动工况。
基于高强钢的城市客车车身骨架轻量化开发设计
作者简介：张财智（1985—），男，工程师，硕士，主要从事客车结构强度 CAE 分析与 NVH 仿真研究。
58
机电技术
2018 年 2 月
主要把高强钢材料应用到车身骨架的侧围立柱、 顶盖弧杆以及底盘车架结构上。
1.4 车身骨架优化设计
国内外在客车车身骨架优化方面的研究较 多，也取得了较为明显的效果。目前针对车身机 构的轻量化设计，有如下方法：1）尺寸优化。建立 客车车身骨架的有限元模型，以车身的总质量为 优化束条 件进行尺寸优化。2）结构优化。一般是借助于有 限元分析技术，通过结构的拓扑和形状等优化设 计来实现轻量化。3）混合材料车身结构设计。比 如设计一种多结构复合材料车身，利用神经网络 建立车身骨架的优化模型，采用遗传算法进行求 解。4）基于内力优化的车身设计。从构建受力分 析提出一种基于构件内力优化的车身结构轻量化 设计方法[7，8]。
关键词：高强钢；客车；轻量化 中图分类号：U463.82+2 文献标识码：A 文章编号：1672-4801（2018）01-057-04 DOI:10.19508/ki.1672-4801.2018.01.018
节约能源、减少排放是汽车行业急需面对的 问题之一，特别是在商用车领域，由于其燃油消耗 量高、行驶里程更长，其消耗的石油总量远高于其 所占汽车数量比例[1，2]。在客车产业，为了有效解 决节能与环保问题，主要有两条技术路径：一是节 能与新能源汽车技术，即不断提高整车动力总成 的性能（发动机排放水平和传动系统的效率）和大 力发展新能源客车；另一就是轻量化技术，即如何 在保证安全性能的前提下使汽车“瘦身”。这两条 途径其实也是相辅相成的，轻量化技术对于客车 续航里程的提高和整车性能的提高提供了方向。
基于参数最优化的车架轻量化设计
（ １ ）
（ ２）
电 瓶
４ ０
２ Ｉ ０ ０ ０ １ Ｏ Ｏ ０ ｏ ４ ８ ０
ｍｉ ｎ Ｖ＝Ｖｏ ＋ Ａ ￡
ｉ＝ １
表 ２ 边 界条 件
￡ ≤ ≤ 一 ＝１， ２， … ， ｎ
部 位
左 前 轮
弯 曲工 况 约 束 自 由度 扭 转 工 况 约 束 自由 度
车架 通过 悬架 系 统 、 车 桥 和车轮 支 承在地 面 上 ， 为
和 目标 函 数 在 优 化 设 计 模 型 中 加 以 确 定 ，在 优 化 迭 代 时 对 目标 函 数 和 约 束 函 数 进 行 计 算 ， 以 保 证 目 标 函 数 在 满 足 约 束 条 件 的 情 况 下 不 断 下 降 。 约 束 函 数 在
ＡＮＳ ＹＳ 中 是 通 过 定 义 状 态 变 量 及 状 态 变 量 的 上 下 限
更 准 确 地 模 拟 实 际 使 用 工 况 。以 弹 簧 实 际 支 撑 点 为 弹 性 体 的着 力 点 ， 以 弹 簧 的 实 际 刚 度 为 弹 性 体 刚 度 建 立 模拟 弹簧 ］ 。
１ ． ２ 车 架 载 荷 及 边 界 条 件
Ｘ ｚ Ｘ． Ｙ． ｚ
Ｓ ， ≤Ｊ ｓ ． ＝１ ， ２， …， ｍ
（ ３ ）
式中： 。 为主 副车架 结 构不 参与 优化 部分 的 总体 积 ； Ａ 为 第 个 构 件 的 横 截 面 积 ； 式 （ ２ ） 为 板厚 尺 寸 约 束 ； ｔ … 和 ｔ ｉ 一 分别 为第 ｉ 个 构 件壁 厚参 数 的下 限值 和上 限值 ； 式（ ３ ） 为应 力 约束 ； ｍ 为 主 副 车 架 有 限 元 模 型 中 的 单 元
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摘要本田节能赛车车架是赛车的重要组成部分，车架承载着赛车所有的零部件及总成。
赛车在进行比赛时，来自赛道的全部载荷将传递给车架，所以强度、刚度在车架的设计、制作过程中扮演着重要角色。
利用 solidworks 软件平台对赛车车架进行三维建模，结合有限元原理，在计算机上运用 ANSYS软件组建基于管状单元的车架分析模型，并且对其进行简化；运用有限元分析软件对车架结构进行满载工况下进行下进行强度刚度分析，得到车架结构，并通过试验验证建立的车架结构有限元模型是正确的；利用有限元分析结果，改进车架结构设计，在确保其强度、刚度的前提条件下，减少车架材料的使用，降低车架结构的质量；最后，运用有限元分析软件对改进优化后的最新的车架结构分析，结果显示车架结构改进设计是合理的、安全的，满足设计要求。
关键词：车架；轻量化；优化；仿真ABSTRACTHonda energy-saving car frame is an important part of the car frame, car carrying all parts and assemblies. The car in the game, all of the load from the track will be passed to the frame, so the strength and stiffness of the frame design, in the production process plays an important role. Three dimensional modeling of car frame using SolidWorks software platform, combined with the principle of finite element method, using the ANSYS software in the computer analysis model on the formation of tubular frame based on the element, and it is simplified; using finite element analysis software of frame structure under the condition of full load stiffness strength analysis, get the frame structure, frame finite element the structure model and verify the correctness; using the finite element analysis results, the improved frame structure design,in order to ensure the strength and stiffness of the premise, to reduce the use of frame materials, reduce the quality of the frame structure; finally, by the analysis of the frame structure of the latest improved finite element analysis software, the results show that the frame structure design is reasonable and safe, meet the requirements of design.Key Words：Frame；lightweight；optimization；Simulation1 绪论1.1 背景当前能源危机已经越来越显现，而与之同时汽车的节能减排已经成为了社会热点问题之一。
现如今世界石油消耗量逐年增加，全球从1970年的23亿吨提升到了2006年的35亿吨。
虽然从我们得知的消息—所探明的石油储量一直在递增。
但以现阶段原油的消耗速度来看，到 21 世纪中叶的时候，地球石油资源就会接近枯竭，这已成为我们不得不面对的一个现实性问题。
海外的许多发达国家在 20 世纪中期的时候就已开始进行了战略调整，他们那时已经意识到凭借传统石化资源类似推动经济增长的这种模式已经走到了尽头，我们需要寻求一种新的能源来解决未来这种可预见的能源危机。
我国作为能源消耗大国，又是石油资源相对匮乏，产能也相对稀缺的国家。
加之粗放型的经济模式，所有这种危机感要更强烈一些。
近年来过架年产石油在 2 亿吨左右，远远不能自给，仍需要每年从国外进口原油将近 2.4 亿吨，石油进口源主要是中东、东非等敏感政治地区。
伴随着我国石油消耗量的逐年增加然而带来的环境污染问题也是不言而喻的，随之而来的的氮污染、硫污染、铅污染也是逐渐地影响到了我们的日常生活。
由于我们国家还是处于社会主义国家，粗放型的市场经济所带来的繁荣是短暂的，也是社会发展过程中必不可少的一个阶段我们国家进入 WTO 后市场经济的发展逐年增速，许多西方国家和欧美国家由于中国的发展他们似乎有了前所未有的危机感。
现在我国的 CO2排放量一路从国三标准上升到国四标准，西方国家在其工业革命时期已经转换了发展模式，已经度过了那个先污染后治理的社会发展形态。
强迫我国采用欧四标准，这一要求必然给国家带来经济上的前所未有的打击,遇到前所未有的挑战。
1.2 研究意义轻量化的主要指导思想是在确保稳定提升性能的基础上，节能化设计各总成零部件。
赛车轻量化是一个系统工程，必须将轻量化的思想贯穿赛车设计的始终，这对提高赛车动力性、以及燃油经济性都具有重要意义。
(1)轻量化是提高赛车动力性的需求在赛事中，赛车的动力性能是排在第一位的。
赛车的动力性主要取决两大因素：发动机的功率和赛车行驶阻力。
由于大赛规则要求驱动赛车的发动机必须为四冲程、排量以下的活塞式发动机，在进气系统的节气门与发动机之间必须安装一个横截面为圆形直径不大于的限流阀，并且所有发动机的进气气流都应流经此限流阀。
此举使得发动机的功率不可能无限制增大。
为了提高赛车动力性，另一条可行途径就是降低赛车行驶阻力。
行驶阻力由部分组成：滚动阻力、爬坡阻力、加速阻力和空气阻力。
除了空气阻力主要与车身大小、形状以及车速有关外，其他项均与车重成正比。
因此从汽车行驶阻力来看，施行轻量化设计，降低赛车重量，有助于减小行驶阻力，提高赛车动力性。
(2)轻量化是燃油经济性的需求汽车的油耗主要取决于发动机的排量和汽车的总质量。
实验证明，汽车整备质量每减少公斤，百公里油耗可降低升；汽车重量降低油耗可降低。
减少发动机排量受到保证赛车动力性的限制，而赛车轻量化可以提升赛车动力性的同时又达到燃油经济性的目的。
1.3 相关研究领域从汽车发明以来，在很长的时间里，随着汽车工业的发展，汽车变得越来越重。
为了达到同样的驾驶功率，新车型装备的发动机也必须越来越强劲，发动机的重量也势必越来越重。
虽然通过发动机技术的改进，燃油消耗可以保持不变或略低，但重量和功率比还是呈螺旋式上升。
比如在第二次世界大战之后生产的轿车一般重250kg,而如今生产的小轿车整备质量至少1000kg在以上。
例如大众生产的紧凑型轿车一年款高尔夫最基本配置的整备质量为1230kg。
自上世纪七十年代以来，随着材料技术和设计制造技术的进步，汽车重量逐年减少。
例如在美国，上世纪八十年代初，中型轿车平均整备质量1520kg.为九十年代初下降至九十年代末下降至1475kg。
2000年左右世界各国相继出现了百公里油耗的汽车，这类汽车的整备质量基本处于750~850kg之间，而当前同类车轻年奥迪公司开发的3L轿车质量只有同类的50%。
据悉，目前各大跨国车企都致力于通过采用高强度材料或镁锅材料、结构优化、工艺革新来实现整车轻量化，并提高整车强度。
近年来，我国在汽车轻量化技术方面也取得了不少成果，2000年，汽车工程学会宣布，汽车轻量化技术创新战略联盟在京成立，标志着多家自主品牌企业第一次在轻量化方面开展自主创新的联盟开始正式运行”。
联盟专家委员会主任陈一龙在接受《第一财经日报》采访时表示“联盟将以整车减重、降耗、提高安全性为目标，以解决产业共性应用技术问题为主线，以实现先进的轻量化材料与制造技术的应用为目的，形成联盟内企业共享的轻量化技术开发平台和数据库”在赛车轻量化相关的研究方面，做了车架的理论分析与试验设计，以及路面激励对车架的影响。
对赛车设计原则、材料选择、设计方法、底盘等做了研究分析，并对赛车提出了优化建议。
比如邝坤阳做了FSAE赛车车架结构分析和优化工作，分析了车架在弯曲、扭转、加速、转弯工况下的应力分布和形变状况，以及做了模态分析。
乔邦做FSAE赛车车架在弯曲、扭转、紧急制动、急转弯四种典型工况下的分析，并对车架结构进行了优化以及模态分析。
2三维模型图 2.1车架的三维模型3 仿真分析3.1车架有限元分析赛车是在平坦的赛道上行驶，不会出现强扭转道路；赛车匀速直线行驶为弯曲工况；赛车制动测试为紧急制动工况；赛车字绕环为急转弯工况。
因此本文主要分析赛车在弯曲、紧急制动、急转弯工况下，车架的应力、形变的情况，以及车架扭转刚度和车架弯曲刚度，为车架优化提供依据。
3.2车架有限元模型的建立车架是赛车零部件的安装载体，安装附件比较繁多，有些对有限元分析结果的影响甚微，但是会增加建模难度，导致计算量大、耗时长、效率低等问题。
在建模时，因此对车架采取必要的简化措施，忽略一些次要因素：(1)非金属车身仅通过简单的安装点固定在车架上，且具一定柔性，不属于承载结构，对车架的强度或刚度影响非常小，因此忽略车身的影响；(2)车架上有些构件是为了满足附件安装而设置的，如换挡结构的支架、踏板总成和转向总成的安装吊耳、方向盘的支架结构、仪表板的安装结构、油箱和水箱的安装结构、排气和进气的固定件、电池安装件、座舱底板、链条保护罩、一些装饰件等，这些结构件的变形和内力分布对车架整体强度和刚度的影响很小，因此，在建模过程中作忽略处理；(3)略去车架结构中对有限元分析结果影响不大的微小特征。
例如倒角、小孔等。
4 车架强度刚度计算按规则对车架材料的规定是碳含量不低于 0.1%的合金钢或低碳钢。
因此选择被许多车队采用的 4130 合金钢，其屈服极限为 785MPa ，密度是 7850kg/m3，弹性模量是2.05e11 泊松比是 0.285。
4.1车架静态刚度计算与分析构件变形就是构件在外载荷作用下形状和尺寸发生的变化。