本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)機(jī)械中車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體是一種農(nóng)用運(yùn)輸車車身殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
隨著仿真軟件以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展，全面數(shù)字化仿真模擬成為設(shè)計(jì)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。而隨著材料以及需求的提升，對(duì)于運(yùn)輸車輛的設(shè)計(jì)要求也日益提高，將有限元法運(yùn)用于車身設(shè)計(jì)也已經(jīng)實(shí)用于各廠家的設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在：運(yùn)用有限元法對(duì)初步設(shè)計(jì)的運(yùn)輸機(jī)車身進(jìn)行輔助分析將大大提高車身開發(fā)、設(shè)計(jì)、分析的效能和車身的性能；車輛在各種載荷作用下，將發(fā)生彎曲、偏心扭轉(zhuǎn)和整體扭轉(zhuǎn)等變形，而車身是運(yùn)輸機(jī)的主要支撐部件，是決定運(yùn)輸機(jī)結(jié)構(gòu)合理以及質(zhì)量的重要因素，直接影響成本和可靠性。傳統(tǒng)的車身設(shè)計(jì)方法很難綜合考慮運(yùn)輸機(jī)的復(fù)雜受力及變形情況，有限元法正好能夠解決這一問題；利用有限元法進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，可以得到車身架構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，從設(shè)計(jì)上避免車身出現(xiàn)共振的現(xiàn)象；通過對(duì)車身架構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以進(jìn)一步降低車身的重量，在保證車身性能的前提下充分節(jié)省材料，降低在運(yùn)行的過程中的燃油消耗量，這對(duì)降低車身、整車成本及運(yùn)輸成本都具有重要的意義。但是對(duì)于車身的設(shè)計(jì)往往是通過分部分設(shè)計(jì)來解決，例如單獨(dú)設(shè)計(jì)車身殼體、車門等，而忽略了當(dāng)整合為一個(gè)整體時(shí)的性能分析。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的在于提出一種農(nóng)用運(yùn)輸車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法，利用有限元仿真分析，減少車身設(shè)計(jì)周期，提高車身開發(fā)、設(shè)計(jì)、分析的效能以及車身的性能，并且能夠更加真實(shí)的反映車輛整體載荷情況下的受力情況。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種農(nóng)用運(yùn)輸車車身殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法，包括以下步驟：
(1)建立有限元模型，包括：車身整體模型包括殼體以及車門以及單獨(dú)的車身殼體模型；
(2)在運(yùn)輸車滿載的情況下，對(duì)車身整體在彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種典型工況下的受力和變形情況進(jìn)行靜態(tài)有限元分析；并且設(shè)定運(yùn)輸車滿載行駛在路面較軟的土地上時(shí)的情況作為約束條件，利用ansys進(jìn)行有限元分析；單獨(dú)對(duì)車殼體進(jìn)行上述有限元分析；
(3)通過進(jìn)行靜態(tài)電測試驗(yàn)分別與車身整體和車殼體有限元模型的分析結(jié)果對(duì)比，判斷其誤差是否符合要求，以兩者中分析結(jié)果最佳的為優(yōu)化模型；
(4)對(duì)優(yōu)化后的模型進(jìn)行模態(tài)分析，獲得固有頻率和振型；
(5)對(duì)優(yōu)化后的模型進(jìn)行疲勞分析，獲得疲勞壽命和疲勞安全系數(shù)；
(6)對(duì)車身結(jié)構(gòu)做形狀拓?fù)湓O(shè)計(jì)，獲得整體車身保證結(jié)構(gòu)剛度最大的拓?fù)湫螤?，根?jù)拓?fù)湫螤畹玫杰嚿沓叽鐑?yōu)化的參考模型；
(7)根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化得到的參考模型建立優(yōu)化模型，進(jìn)一步增加相應(yīng)的部件，得到完整的車輛模型。
進(jìn)一步的，所述步驟(1)中利用cad軟件建立車身整體模型，并導(dǎo)入限元分析軟件ansys中建立有限元模型。
進(jìn)一步的，所述有限元模型的建立應(yīng)包括單元選取、材料性定義、網(wǎng)格劃分和網(wǎng)格質(zhì)量檢查等。
進(jìn)一步的，所述步驟(3)靜態(tài)電測試的關(guān)鍵點(diǎn)根據(jù)實(shí)際受力情況進(jìn)行選取。
進(jìn)一步的，所述步驟(4)模態(tài)分析采用自由剛體位移，初始狀態(tài)分析過程可不考慮外部載荷和邊界條件，但是根據(jù)農(nóng)用運(yùn)輸車使用環(huán)境限定的較軟土地作為約束條件。
進(jìn)一步的，所述步驟(5)利用ansys軟件中進(jìn)行疲勞仿真分析，獲得優(yōu)化前車身的疲勞壽命和最小安全系數(shù)。
進(jìn)一步的，所述步驟(6)建立拓?fù)鋬?yōu)化模型，運(yùn)用ansys軟件進(jìn)行車身結(jié)構(gòu)的形狀拓?fù)湓O(shè)計(jì)，獲得參考模型。
進(jìn)一步的，所述步驟(7)可以使用ansys進(jìn)行多元化分析以確保完整車輛符合要求。
本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：
1、運(yùn)用已有的有限元理論，在通用的有限元分析軟件ansys的支持下，在分析了車身結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的基礎(chǔ)上建立了農(nóng)用運(yùn)輸車車身有限元模型，進(jìn)行了車身各種工況的靜、動(dòng)態(tài)特性分析研究，為車身的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了良好的理論基礎(chǔ)。
2、為車身、以及殼體單獨(dú)建立模型進(jìn)行受力分析確保車身設(shè)計(jì)的精確性。
3、根據(jù)農(nóng)用運(yùn)輸車使用環(huán)境，特別設(shè)置了約束條件以精確優(yōu)化運(yùn)輸車設(shè)計(jì)。
4、整個(gè)設(shè)計(jì)及優(yōu)化過程具有周期短、成本低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
5、采用現(xiàn)有的有限元軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化，大大減少車身設(shè)計(jì)周期。
附圖說明
圖1是
本技術(shù)：
設(shè)計(jì)和優(yōu)化流程圖
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例
1、利用cad建立車身整體模型以及殼體單獨(dú)模型，以此導(dǎo)入有限元分析軟件ansys中建立有限元模型，其中單元選取選擇實(shí)體單元solid45，材料屬性參數(shù)定義，采用10mm的單元尺寸及自由網(wǎng)絡(luò)劃分方式來劃分網(wǎng)格并對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行檢查。
2、在運(yùn)輸車滿載的情況下，對(duì)車身整體在彎曲和扭轉(zhuǎn)兩種典型工況下的受力和變形情況進(jìn)行靜態(tài)有限元分析；并且設(shè)定運(yùn)輸車滿載行駛在路面較軟的土地上時(shí)的情況作為約束條件，利用ansys進(jìn)行有限元分析；單獨(dú)對(duì)車殼體進(jìn)行上述有限元分析；
3.通過進(jìn)行靜態(tài)電測試驗(yàn)分別與車身整體和車殼體有限元模型的分析結(jié)果對(duì)比，判斷其誤差是否符合要求，以兩者中分析結(jié)果最佳的為優(yōu)化模型；
4.對(duì)優(yōu)化后的模型進(jìn)行模態(tài)分析，獲得固有頻率和振型；
5.對(duì)優(yōu)化后的模型進(jìn)行疲勞分析，獲得疲勞壽命和疲勞安全系數(shù)；
6.對(duì)車身結(jié)構(gòu)做形狀拓?fù)湓O(shè)計(jì)，獲得整體車身保證結(jié)構(gòu)剛度最大的拓?fù)湫螤?，根?jù)拓?fù)湫螤畹玫杰嚿沓叽鐑?yōu)化的參考模型；
7.根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化得到的參考模型建立優(yōu)化模型，進(jìn)一步增加相應(yīng)的部件，得到完整的車輛模型。
上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。