平板拖車車架CAE優(yōu)化分析及設(shè)計(jì) 陳進(jìn)武，游駿，吳福建，謝月斌 （安徽叉車集團(tuán)，合肥 ） 摘要：利用CAE分析工具HyperMesh，建立有限元模型對(duì)現(xiàn)有超重平板拖車車架進(jìn)行分析校核，采用優(yōu)化方法對(duì)車架進(jìn)行優(yōu)化分析，通過一個(gè)完整的車架優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和流程，減輕車架重量，縮短設(shè)計(jì)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(yùn)設(shè)備，無動(dòng)力?，F(xiàn)有車架存在超重問題，希望利用CAE分析工具HyperMesh對(duì)現(xiàn)有超重車架進(jìn)行分析校核，采用優(yōu)化方法對(duì)車架進(jìn)行優(yōu)化分析，通過一個(gè)完整的車架優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和流程，減輕車架重量，縮短設(shè)計(jì)周期，降低產(chǎn)品開發(fā)成本。 1. 設(shè)計(jì)流程 拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì) 有限元建模 原始設(shè)計(jì)分析 拓?fù)鋬?yōu)化 尺寸，形狀優(yōu)化 設(shè)計(jì)改進(jìn) 最終設(shè)計(jì) 性能驗(yàn)證 否 是 否 是 結(jié)束 開始 與設(shè)計(jì)人員有關(guān) 與CAE人員有關(guān) 性能驗(yàn)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(jìn)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（單元類型），點(diǎn)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(jì)性能分析 完成有限元模建后，采用Optistruct分析計(jì)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?fù)鋬?yōu)化 4.1 定義設(shè)計(jì)空間 在了解拖車原始設(shè)計(jì)性能的基礎(chǔ)上，開展拓?fù)鋬?yōu)化分析。為拖車車架結(jié)構(gòu)定義全新的設(shè)計(jì)空間，在該設(shè)計(jì)空間里尋找材料的最佳布局。 原始設(shè)計(jì)空間 新設(shè)計(jì)空間 4.2 提取拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果 拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)束后選取幾何輸出格式IGES，設(shè)定拓?fù)鋬?yōu)化密度閾值0.15，生成拓?fù)鋬?yōu)化幾何模型。 5．拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì) 根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化得出的車架形狀，由設(shè)計(jì)人員完成CAD模型設(shè)計(jì) 6．拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)驗(yàn)證 根據(jù)設(shè)計(jì)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(duì)其進(jìn)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(jì)變量取值、定義設(shè)計(jì)變量及其關(guān)聯(lián)要素進(jìn)行尺寸、形狀優(yōu)化直到結(jié)果滿意為止。 腹板厚度T1 翼板厚度T3 腹板厚度T2 8．最終驗(yàn)證及設(shè)計(jì) 根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)約束，尺寸設(shè)計(jì)變量和形狀設(shè)計(jì)變量來進(jìn)一步驗(yàn)證幾種方案結(jié)果（應(yīng)力、應(yīng)變、位移等）是否達(dá)到要求，建立不同工況下、不同方案的性能數(shù)據(jù)對(duì)比表，并完成最終車架設(shè)計(jì)。 9.結(jié)束語 通過CAE優(yōu)化分析設(shè)計(jì)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(jì)拖車提供了理論依據(jù)，對(duì)同類車輛設(shè)計(jì)具有很好的指導(dǎo)意義。 [參考文獻(xiàn)] [1].徐灝，蔡春源等. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊－2版. .北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2000.6. [2].張英會(huì)，劉輝航等.彈簧手冊.北京：機(jī)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