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1、平板拖車車架CAE優(yōu)化分析及設(shè)計
陳進武，游駿，吳福建，謝月斌
（安徽叉車集團，合肥 ）
摘要：利用CAE分析工具HyperMesh，建立有限元模型對現(xiàn)有超重平板拖車車架進行分析校核，采用優(yōu)化方法對車架進行優(yōu)化分析，通過一個完整的車架優(yōu)化設(shè)計方法和流程，減輕車架重量，縮短設(shè)計周期，降低產(chǎn)品開發(fā)成本。
關(guān)鍵詞：HyperMesh；有限元模型；拖車；車架；優(yōu)化分析；流程。
Abstract:
Key word:
0 引言
平板拖車是一種非道路用物流轉(zhuǎn)運設(shè)備，無動力?，F(xiàn)有車架存在超重問題，希望利用CAE分析工具HyperMesh對現(xiàn)有超重車架進行分析校核，采用優(yōu)化方法對車架
2、進行優(yōu)化分析，通過一個完整的車架優(yōu)化設(shè)計方法和流程，減輕車架重量，縮短設(shè)計周期，降低產(chǎn)品開發(fā)成本。
1. 設(shè)計流程
拓撲優(yōu)化設(shè)計
有限元建模
原始設(shè)計分析
拓撲優(yōu)化
尺寸，形狀優(yōu)化
設(shè)計改進
最終設(shè)計
性能驗證
否
是
否
是
結(jié)束
開始
與設(shè)計人員有關(guān)
與CAE人員有關(guān)
性能驗證
2.有限元建模
2.1 導(dǎo)入幾何模型
將step格式文件導(dǎo)入HyperMesh
2.2 網(wǎng)格劃分
選擇2D－automesh（F12）進行二維網(wǎng)格劃分。選定要網(wǎng)格劃分的Surfs（幾何面），設(shè)定element size（單元尺寸），element type
3、（單元類型），點擊mesh生成網(wǎng)格。
2.3 建立車架有限元模型
檢查網(wǎng)格質(zhì)量，創(chuàng)建材料、屬性，連接零件完成車架有限元模型建立
3.原始設(shè)計性能分析
完成有限元模建后，采用Optistruct分析計算，生成結(jié)果文件*.h3d。使用HyperView讀取結(jié)果，查看平板拖車車架各工況下的受力及變形情況，了解其性能。
4. 拓撲優(yōu)化
4.1 定義設(shè)計空間
在了解拖車原始設(shè)計性能的基礎(chǔ)上，開展拓撲優(yōu)化分析。為拖車車架結(jié)構(gòu)定義全新的設(shè)計空間，在該設(shè)計空間里尋找材料的最佳布局。
原始設(shè)計空間 新設(shè)計
4、空間
4.2 提取拓撲優(yōu)化結(jié)果
拓撲優(yōu)化結(jié)束后選取幾何輸出格式IGES，設(shè)定拓撲優(yōu)化密度閾值0.15，生成拓撲優(yōu)化幾何模型。
5．拓撲優(yōu)化設(shè)計
根據(jù)拓撲優(yōu)化得出的車架形狀，由設(shè)計人員完成CAD模型設(shè)計
6．拓撲優(yōu)化設(shè)計驗證
根據(jù)設(shè)計人員完成的CAD模型，分析人員完成新車架有限元建模工作，并對其進行多工況受力分析，了解新車架性能（與原始性能分析相同）。
7．尺寸、形狀優(yōu)化
基于新車架性能分析結(jié)果，分析人員提供尺寸、形狀優(yōu)化方案（至少兩種）、尺寸設(shè)計變量取值、定義設(shè)計變量及其關(guān)聯(lián)要素進行尺寸、形狀優(yōu)化直到結(jié)果滿意為止。
腹板厚度T1
翼板
5、厚度T3
腹板厚度T2
8．最終驗證及設(shè)計
根據(jù)優(yōu)化設(shè)計目標、設(shè)計約束，尺寸設(shè)計變量和形狀設(shè)計變量來進一步驗證幾種方案結(jié)果（應(yīng)力、應(yīng)變、位移等）是否達到要求，建立不同工況下、不同方案的性能數(shù)據(jù)對比表，并完成最終車架設(shè)計。
9.結(jié)束語
通過CAE優(yōu)化分析設(shè)計流程，掌握了平板拖車在不同工況下的受力結(jié)構(gòu)形式及性能情況，為合理設(shè)計拖車提供了理論依據(jù)，對同類車輛設(shè)計具有很好的指導(dǎo)意義。
[參考文獻]
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[2].張英會，劉輝航等.彈簧手冊.北京：機械工業(yè)出版社.1997.6.
[3]. 于開平等. HyperMesh 從入門到精通. 北京：科學(xué)出版社.2005-01-01
平板拖車車架CAE優(yōu)化分析及設(shè)計畢業(yè)設(shè)計
