hyperwork的驾驶室振动特性分析(附件)【字数：9786】
摘 要随着我国目前国内交通干道、高速公路的快速建设和物流运输的蓬勃发展，重型商用车已然成为最基本的运输工具，在近几年来，运输司机对它的需求正在井喷式增长。与此用时，除了正常的性能指标和汽车安全性能等方面，用户也越来越在意车辆是否有良好的乘坐舒适性。本文运用HyperWork软件中的HyperMesh模块，基于有限元法，以驾驶室结构为基本研究对象，对驾驶室本体模型进行前处理，求解计算，后处理一系列有限元分析，完成对驾驶室振动特性的分析研究。具体在完成前处理步骤之后，通过对连接单元的处理建立了所要研究驾驶室的本体有限元模型；其次在静态刚度的理论基础上利用Radioss模块，对驾驶室进行了弯曲刚度和扭转刚度的计算分析；接着在模态分析理论的基础上又进行了驾驶室的动态有限元分析，得到了驾驶室前6阶模态振形。通过本文对驾驶室进行有限元分析得到的一系列计算结果以及结论，对后期驾驶室振动特性的研究优化具有很大的参考价值，也为市场上同类型的重型商用车今后更好的发展作了理论基础。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 计算机辅助工程发展现状 2
1.3 有限元分析理论 2
1.4 有限元分析的实际应用 2
1.5 论文的主要研究内容 2
第二章 HyperWork软件简介与操作流程 4
2.1 HyperMesh简介 4
2.2 HyperMesh 有限元分析流程 4
2.3 本章小结 4
第三章 驾驶室的有限元建模 5
3.1 几何模型的清理与抽取中面 5
3.2 有限元网格的选择与质量控制 5
3.2.1 网格的划分 5
3.2.2 网格的质量控制 5
3.3 驾驶室的连接单元处理 7
3.4 驾驶室的有限元模型 7
3.5 驾驶室白车身的材料属性 8
3.6 本章小结 8
第四章 驾驶室静态刚度有限元分析 9
4.1 驾驶室静态刚度分析理论 9
4.2 驾驶室扭转刚度的分析 9
4.2.1 扭转刚度的分析步骤 9
4.2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
2 结果分析 13
4.3 驾驶室弯曲刚度的分析 13
4.3.1 弯曲刚度的分析步骤 13
4.3.2 结果分析 14
4.4 本章小结 14
第五章 驾驶室动态有限元分析 15
5.1 模态分析理论 15
5.2 驾驶室中的模态分析 15
5.2.1 模态分析步骤 15
5.2.2 结果分析 18
5.3 本章小结 18
第六章 全文总结与展望 19
6.1 论文的总结 19
6.2 缺陷与展望 19
致 谢 20
参考文献 21
绪论
前言
近年来，由于物流产业运输的蓬勃发展，重型商用车的产销量占整个市场的份量日渐高涨。2017年伊始，市场走势出现分化，商用车销量增幅远远大于乘用车，且增速明显高于预期，其中重型卡车增速明显。前年2月份以来，重卡的产销量持续十几个月出现增长趋势；同年重卡车销量有73万辆，同比增长30%。2017年半季度15月卡车销量约106 万台,其中轻卡和中重卡销量大约为59 万台和47万台。同年半季度的重卡总销量累计达68万辆，持续了2016年的高态势增长趋势，从图11中可以看出在3月份重卡销量也达到了峰值约11.5万辆，趋势明显超出市场预期[1]。
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图11 20162017年重卡月度销量与增速变化（单位：万辆，%）
目前，一些主流合资重卡车企的中高端和高端产品正在陆续下线上市，东风汽车与沃尔沃集团将成立合资公司，奔驰与兵工合作的北方奔驰，戴姆勒与福田汽车的合资公司也已经成立[2]。这些都给当时缺乏重卡技术的国内市场带来了先进技术，且发展快速，市场份额逐步扩大。更重要的是，奔驰等外资企业也为中国市场开发了车型，各大企业正向着高端重卡发展，高端商用车的发展前景不容小觑。
计算机辅助工程发展现状
计算机辅助工程（CAE）是伴随着当代各类工程科学的迅速发展与计算机结合而成的一种用于各类工程产品进行建模仿真优化的工程软件。CAE在引进到车辆行业后，特别是汽车开发这块，其发挥的效果越来越突出。企业运用CAE技术能够在设计开发初期就进行仿真模拟来预测车辆的整体性能，规避一系列问题。从而能够省去大量时间，降低在开发初期阶段企业所面临的巨大成本[3]。目前，汽车行业使用的典型CAE软件有：HyperMesh；ANSA；ANSYS；ABAQUS；MSC/Nastran等等，这些软件通常用于有限元前处理和线性分析。
其中，HyperMesh就是本文将使用的有限元前处理软件，第二章将会着重介绍。
有限元分析理论
有限元法（FEM）是一种等价的，用有限维空间里较小的单位元素集合体，将无限维空间里大而完整的连续体进行替代后，使复杂的问题简单化，从而易于求解[4]。但这个解不够精准，可以归结成一个近似解，因为两者在替代时，必定会存在一定误差。有限元法在解决各类复杂琐碎的难题时，凭借着它高效能且精度高的优势，被越来越多的工程师所采用用来解决实际工程计算问题。
有限元分析的实际应用
随着现代计算机技术的快速发展与软件技术的持续创新完善，有限元分析已经成为工程领域用于复杂计算分析与仿真模拟的最有效方法。现阶段有限元法已经广泛应用于汽车设计、土木建筑、航空工业、力学研究、机械电气工程等诸多领域。通过使用有限元法，有限元分析可融合于各类产品设计阶段，在产品设计形成初期避免存在的隐患，并规避制造生产中的一系列问题，从而优化产品，并降低企业成本。由于现代汽车的机械结构精密且复杂。在研究早期对汽车的关键部位，例如车桥，车身的静力学分析只停留在数学计算上，造成了效率的缓慢和正确性的降低[5]，对汽车车身结构的设计帮助改进不大。应用有限元法之后，除了上述提到的静力学分析，汽车的动力学特性分析也能够完成。因而现阶段在汽车设计和优化领域，有限元法正发挥着重大的作用。
论文的主要研究内容
以下是本篇论文的主要研究内容：
首先梳理了我国近年来重型商用车特别是高端重卡的发展前景，描述了CAE(计算机辅助工程)在引进到车辆产品开发方面的卓越性以及它在车辆行业的发展现状。同时简单阐述了论文后续分析使用的有限元法的基本理论和应用现状。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 前言 1
1.2 计算机辅助工程发展现状 2
1.3 有限元分析理论 2
1.4 有限元分析的实际应用 2
1.5 论文的主要研究内容 2
第二章 HyperWork软件简介与操作流程 4
2.1 HyperMesh简介 4
2.2 HyperMesh 有限元分析流程 4
2.3 本章小结 4
第三章 驾驶室的有限元建模 5
3.1 几何模型的清理与抽取中面 5
3.2 有限元网格的选择与质量控制 5
3.2.1 网格的划分 5
3.2.2 网格的质量控制 5
3.3 驾驶室的连接单元处理 7
3.4 驾驶室的有限元模型 7
3.5 驾驶室白车身的材料属性 8
3.6 本章小结 8
第四章 驾驶室静态刚度有限元分析 9
4.1 驾驶室静态刚度分析理论 9
4.2 驾驶室扭转刚度的分析 9
4.2.1 扭转刚度的分析步骤 9
4.2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
2 结果分析 13
4.3 驾驶室弯曲刚度的分析 13
4.3.1 弯曲刚度的分析步骤 13
4.3.2 结果分析 14
4.4 本章小结 14
第五章 驾驶室动态有限元分析 15
5.1 模态分析理论 15
5.2 驾驶室中的模态分析 15
5.2.1 模态分析步骤 15
5.2.2 结果分析 18
5.3 本章小结 18
第六章 全文总结与展望 19
6.1 论文的总结 19
6.2 缺陷与展望 19
致 谢 20
参考文献 21
绪论
前言
近年来，由于物流产业运输的蓬勃发展，重型商用车的产销量占整个市场的份量日渐高涨。2017年伊始，市场走势出现分化，商用车销量增幅远远大于乘用车，且增速明显高于预期，其中重型卡车增速明显。前年2月份以来，重卡的产销量持续十几个月出现增长趋势；同年重卡车销量有73万辆，同比增长30%。2017年半季度15月卡车销量约106 万台,其中轻卡和中重卡销量大约为59 万台和47万台。同年半季度的重卡总销量累计达68万辆，持续了2016年的高态势增长趋势，从图11中可以看出在3月份重卡销量也达到了峰值约11.5万辆，趋势明显超出市场预期[1]。
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图11 20162017年重卡月度销量与增速变化（单位：万辆，%）
目前，一些主流合资重卡车企的中高端和高端产品正在陆续下线上市，东风汽车与沃尔沃集团将成立合资公司，奔驰与兵工合作的北方奔驰，戴姆勒与福田汽车的合资公司也已经成立[2]。这些都给当时缺乏重卡技术的国内市场带来了先进技术，且发展快速，市场份额逐步扩大。更重要的是，奔驰等外资企业也为中国市场开发了车型，各大企业正向着高端重卡发展，高端商用车的发展前景不容小觑。
计算机辅助工程发展现状
计算机辅助工程（CAE）是伴随着当代各类工程科学的迅速发展与计算机结合而成的一种用于各类工程产品进行建模仿真优化的工程软件。CAE在引进到车辆行业后，特别是汽车开发这块，其发挥的效果越来越突出。企业运用CAE技术能够在设计开发初期就进行仿真模拟来预测车辆的整体性能，规避一系列问题。从而能够省去大量时间，降低在开发初期阶段企业所面临的巨大成本[3]。目前，汽车行业使用的典型CAE软件有：HyperMesh；ANSA；ANSYS；ABAQUS；MSC/Nastran等等，这些软件通常用于有限元前处理和线性分析。
其中，HyperMesh就是本文将使用的有限元前处理软件，第二章将会着重介绍。
有限元分析理论
有限元法（FEM）是一种等价的，用有限维空间里较小的单位元素集合体，将无限维空间里大而完整的连续体进行替代后，使复杂的问题简单化，从而易于求解[4]。但这个解不够精准，可以归结成一个近似解，因为两者在替代时，必定会存在一定误差。有限元法在解决各类复杂琐碎的难题时，凭借着它高效能且精度高的优势，被越来越多的工程师所采用用来解决实际工程计算问题。
有限元分析的实际应用
随着现代计算机技术的快速发展与软件技术的持续创新完善，有限元分析已经成为工程领域用于复杂计算分析与仿真模拟的最有效方法。现阶段有限元法已经广泛应用于汽车设计、土木建筑、航空工业、力学研究、机械电气工程等诸多领域。通过使用有限元法，有限元分析可融合于各类产品设计阶段，在产品设计形成初期避免存在的隐患，并规避制造生产中的一系列问题，从而优化产品，并降低企业成本。由于现代汽车的机械结构精密且复杂。在研究早期对汽车的关键部位，例如车桥，车身的静力学分析只停留在数学计算上，造成了效率的缓慢和正确性的降低[5]，对汽车车身结构的设计帮助改进不大。应用有限元法之后，除了上述提到的静力学分析，汽车的动力学特性分析也能够完成。因而现阶段在汽车设计和优化领域，有限元法正发挥着重大的作用。
论文的主要研究内容
以下是本篇论文的主要研究内容：
首先梳理了我国近年来重型商用车特别是高端重卡的发展前景，描述了CAE(计算机辅助工程)在引进到车辆产品开发方面的卓越性以及它在车辆行业的发展现状。同时简单阐述了论文后续分析使用的有限元法的基本理论和应用现状。
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