舞台车车架有限元分析毕业设计说明书(编辑修改稿)

舞台车车架有限元分析毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

道具 符合演出要求 ,搭棚、拆棚 方便快捷， 舞台的展开 与 折叠 实现 自动化 ；。 其次 自带的 灯光和音响设备要 能满足 大多数演出的要求。 第三 ,车辆要 带独立的液压系统和发电系统 供给自身需求； 第四 ,舞台折叠后 应 具有运输功能 ,能够运输舞台道具 及其他组件 []。 总之 ,流动舞台车的发展趋势将沿着以下趋势发展 :外形美观 大方 ,舞台设备 配置齐全 ,自重 要 轻， 车架 强度高 ,使用寿命长 ,安全 性能 高 ,维修方便 便宜，通用件多 等。 汽车作为目前我们国家的主要的城乡交通工具， 在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。 对其 进行 刚度 、强度、 安全性能 和轻量化 的研究具有 十分 重要的意义[15]。 而有限元方法是目前在 国际和国内使用最为普遍，也最 有 现实意义的 手段之一 [16]。 相关资料表明：汽车自重每减少 10%，燃油消耗可降低 6% 8%，排放可降低 5% 6%[17]。 因此，在保证各项性能的前提下 尽可能降低车架的质量 就成为 设计车架时 的一个重要 阶段。 利用 有限元方法分析 对 车架的结构性能 进行，并把 先进 的结构优化方法 应用在 设计流程 中，可以协助人们 找到性能更 良 好，结构更优 秀 ，同时 车架 质量更轻的设计方案， 经济而实用，这对于 追求结构 的 性能和 车架轻量化设计的今天具有举足轻重的 意义 [18]。 一些结构件长期 工作在振动和冲击载荷下，工作条件十分恶劣。 寻找适用于这些结构件正确并且可靠的设计与 计算方法 ,成为了提高汽车 工作性能 以 及汽车可靠性的重 要途径之一 [19]。 车架作为非承载式车身的 最 主要 的承载部件， 承担 着 汽车的大部分 的 载荷，其性能 好坏直接影响了 车性能的好坏 [16]。 在 车架安装着发动机、传动系、转向系、悬架、驾驶室等有关 部件和总成 ,众多的部件与总成造就了 车架 复杂 工作状态 ,所以 无法 直接用简单的数学方法对它 进行准确 而具体 的分析计算 ,但是 采用有限元方法 就 可以对车架的静 态和 动态特性进行 相对 准确的分析 ,从而使 得 车架 的 设计从经验设计 跨越 到科学设计阶段 [4]。 河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 7 拿有限元法 与 传统的分析方法做下比较，发现 [20]: (l)不 管分析物体的 CAD 形状 ,都 可以利用有限元 法进行 多单元描述 ,因此 有限元法能 够 适合 于 多种多样的工程 实践。 (2)在 使用 有限元法时 ,对于 单元材料特性 大可不必费心 ,因为 材料属性 可以 的按照工件 的实际情况而定 ， 而且可以设置成不关联， 所以 不用考虑各结构 件 之间的 关系和彼此的 影响。 (3)在 进行 有限元分析时 ,可以根据 对象 的实际约束 与载荷 情况 ,对 分析对象进行在不同 工况 下 的分析 ,这样 并不会比进行单一工况分析多费很多的功夫。 这样 不仅 会大大提高 工程实践 的效率 ,而且 还可以从中发现 约束 与 载荷 之间的相互关系，一举多得。 (4)有限元的各 个 单元 进行 模拟计算时 ,因为 单元各自的运算公式 都 是一样的 ,所以 在计算时 ,模拟计算 也就 更加快速 ,同时 方便在计算机上 进行 统一编程 ,有利于将程序编成模块 结构 ，方便使用。 (5)有限元分析 的 最终的目的是 将 工程 实践问题 快速的解决 ,所以 有限元分析 需要在计算机中能够快速而方便的得出结论。 有限元分析的具体步骤是 [21]: (1)将模型 离散化 ,即 对其 划分单元或网格。 (2)固定约束，施加载荷。 (3)计算各个单元 在本工况下 的刚度矩阵 ,以 建立单元 的 平衡方程。 (4)对 结构整体刚度矩阵 进行求解 ,建立结构 的 整体平衡方程。 (5)对 线性代数方程组 求解 ,从而 得出各 个 节点位移 ,由节点位移求 出 各 个 单元节点 应 力。 (6)显示 运算 处理计算结果 ，输出最终结果。 具体的 有限元分析 运算解决流程图参照图 16 河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 8 图 16有限元分析流程图 本章介绍的是国内外舞台车研 究的现状，主要的是国内的研究现状，因为国外的经济实力较好，舞台车都较贵，对于我国需要舞台车的地方根本负担不起，所以就稍加介绍 .还有就是从近几年的发展趋势来看，今后舞台车的发展趋势， 以及 流动舞台车的舞台的一些技术要求。 最后也是最重要的 就是本课题选题的意义所在，因为汽车在我们生活中越来越普遍，也正就说明了汽车对我们的日常生活越来越重要，虽说本课题为舞台车的有限元分析，但是说到底同样适用于其他特种车，我们不能只狭隘的看到一点，甚至适用于所有的汽车车架。 还有就是有限元分析与传统分析方法对比的特点，最后赘述的就是有限 元分析的方法步骤，并附加了一张图片以更加简洁的说明。 这很适合初学者，图文并茂，言简意赅。 河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 9 上世纪五六十年代，我国对 于 车架的设计和 强度校核 仍然 是依靠传统的 设计 方法，即依靠 的是经典 材料力学、弹性力学 、理论力学和 结构力学的经验公式， 将 车架结构 大量 简化， 而 设计的结果 需经 过试验来验证，该法具有一定的可靠性和科学性 [22]。 在求解工程技术领域的实际问题时， 利用 建立基本方程和边界条件 的方法 还是比较容易的，但是由于 实际工件的 几何形状、 载荷 和 材料 的不规则性， 不容易 得到解答。 因此，寻求近似解法 也 就成了必由之路 [23]。 在多年的摸爬滚打之后，发现 虽然 近似算法 有 很多，但是最好用的 还 是有限元分析法， 因此有限元法 也就变成最常用的了。 在使用 有限元法 进行 求解时， 一般 把求解区域看 成为 是 由许 许多 多 的小的 单元 在节点处相互 连接的子域构成 的。 由于 可以 单元分割成各种形状和 根据情况分割成大小不一 的尺寸， 因此 有限元法 能很好地适 用于 解决 复杂的几何形状、材料特性 以及 边界条件 的情况 ， 同时 在 成熟的 各种 大型 辅助 软件 的 支持 下 ，它已 变成 非常受欢迎的、应用极 其 广 范的 计算方法 [24]。 国外 在 车架的强度计算中 使 用有限元法 比较早，而我国大约是在七十年代末才把有限元法应用于汽车车架的结构强度设计分析中。 近十年来，由于计算机软件与硬件的迅猛发展，有限元法逐渐被应用到特种汽车的车架结构分析中 [25]。 我所应用的是 The MSC. Software Corporation(简称 MSC)有限元分析软件， 其前后处理软件 是 MSC. PATRAN，有限元求解器 是 MSC. NASTRAN。 即分析软件是NASTRAN。 下面是 求解器 MSC. NASTRAN 功能介 绍 ： 1966 年，为满足当时美国航 空航天业对结构分析的急 切需求， 所以美国国家 航天局 NASA（ National Aeronautics and Space Administration）主持 召开 了大型通用有限元 应用 程序系统开发的 公开 招标工作， 与此同时 将该程序系统命名为 NASTRAN。 介绍下中标的公司。 中标的是 美国 的 MSC 公司 ，其 创办于 1963 年， 其 总河北工业大学 2020 届 本科 毕业论文 10 部设在美国 的 洛杉矶。 在 1966 年， MSC 公司参与了 NASTRAN 的开发招标工作，并一举中标， 故 参与了整个 NASTRAN 的研 发过程。 于 1969 年， NASA 推出 了NASTRAN 的第一个版本， 在 1973 年 NASTRAN 进行版本升级， 版本发布， 同时 美国航空航天局 指定为 NASTRAN 的特约 且唯一 维护商。 1971 年， 初 始的 NASTRAN 做了大量 修改 ，采用了新的单元 数据库，增加了程序的功能，对 用户界面 进行了人性化改进 ，提高了 系统 运算速度和效率， 对硬件的要求降低。 特别对 其 矩阵方法做了 许多 重大改进， 不久之后 推出了 公司 自己的专利版本 ：MSC. NASTRAN。 之后， MSC 公司对 其名下产品 NASTRAN 进行 不断 的改进与 升级， 在公 司的不断努力下， NASTRAN 的 性能和 适 用性都有了 根本上 的飞跃。 NASTRAN 软件 的 可靠性 很高 ，品质 卓越 ，得到 了业界充分 的肯定， 所以 众多大公司 以及 工业行业都 把 MSC. NASTRAN 的 最后 结果作为标准 以 代替其他 的 质量规范。 同时 MSC. NASTRAN 具有 的 开放式的结构， 组织结构实现了 全模 块化 使其 在 拥有很强的分析功能 的同时 又保证 了良好 的灵活性， 允许使用者可根据 自己的 实际工程问题和不同的需 求 进行 独立的 模块组合 从而 获取最佳的 求解方式。 前后处理器 MSC. NASTRAN 的 功能简介： 诞生于 20 世纪 80 年代 ，它的诞生是 美国 航空航天 局 (NASA)的资助的产物 ， 伴 随着计算机 的发展和 其交互技术的发展， 将其 孕育 成 日益完善的。