平板拖车车架CAE优化分析及设计

平板拖车车架CAE优化分析及设计陈进武，游骏，吴福建，谢月斌（安徽叉车集团，合肥）摘要：利用CAE分析工具HyperMesh，建立有限元模型对现有超重平板拖车车架进行分析校核，采用优化方法对车架进行优化分析，通过一个完整的车架优化设计方法和流程，减轻车架重量，缩短设计周期，降低产品开发成本。关键词：HyperMesh；有限元模型；拖车；车架；优化分析；流程。Abstract:Keyword:0引言平板拖车是一种非道路用物流转运设备，无动力。现有车架存在超重问题，希望利用CAE分析工具HyperMesh对现有超重车架进行分析校核，采用优化方法对车架进行优化分析，通过一个完整的车架优化设计方法和流程，减轻车架重量，缩短设计周期，降低产品开发成本。1.设计流程2.有限元建模2.1导入几何模型将step格式文件导入HyperMesh拓扑优化设计有限元建模原始设计分析拓扑优化尺寸，形状优化设计改进最终设计性能验证否是否是结束开始与设计人员有关与CAE人员有关性能验证2.2网格划分选择2D－automesh（F12）进行二维网格划分。选定要网格划分的Surfs（几何面），设定elementsize（单元尺寸），elementtype（单元类型），点击mesh生成网格。2.3建立车架有限元模型检查网格质量，创建材料、属性，连接零件完成车架有限元模型建立3.原始设计性能分析完成有限元模建后，采用Optistruct分析计算，生成结果文件*.h3d。使用HyperView读取结果，查看平板拖车车架各工况下的受力及变形情况，了解其性能。4.拓扑优化4.1定义设计空间在了解拖车原始设计性能的基础上，开展拓扑优化分析。为拖车车架结构定义全新的设计空间，在该设计空间里寻找材料的最佳布局。原始设计空间新设计空间4.2提取拓扑优化结果拓扑优化结束后选取几何输出格式IGES，设定拓扑优化密度阈值0.15，生成拓扑优化几何模型。5．拓扑优化设计根据拓扑优化得出的车架形状，由设计人员完成CAD模型设计6．拓扑优化设计验证根据设计人员完成的CAD模型，分析人员完成新车架有限元建模工作，并对其进行多工况受力分析，了解新车架性能（与原始性能分析相同）。7．尺寸、形状优化基于新车架性能分析结果，分析人员提供尺寸、形状优化方案（至少两种）、尺寸设计变量取值、定义设计变量及其关联要素进行尺寸、形状优化直到结果满意为止。8．最终验证及设计根据优化设计目标、设计约束，尺寸设计变量和形状设计变量来进一步验证几种方案结果（应力、应变、位移等）是否达到要求，建立不同工况下、不同方案的性能数据对比表，并完成最终车架设计。9.结束语通过CAE优化分析设计流程，掌握了平板拖车在不同工况下的受力结构形式及性能情况，为合理设计拖车提供了理论依据，对同类车辆设计具有很好的指导意义。[参考文献][1].徐灏，蔡春源等.机械设计手册－2版..北京：机械工业出版社.2000.6.[2].张英会，刘辉航等.弹簧手册.北京：机械工业出版社.1997.6.[3].于开平等.HyperMesh从入门到精通.北京：科学出版社.2005-01-01腹板厚度T1翼板厚度T3腹板厚度T2