ansys的fsae赛车车架有限元分析(附件)【字数：9452】
摘 要本论文以FSAE大学生方程式赛车的车架为研究对象，对比介绍了国外FSAE比赛和国内FSAE比赛的发展现状及FSAE赛车可靠性的研究现状。阐述了赛车车架的优劣对于赛车整体可靠性的重要程度。介绍赛车的组成结构及FSAE赛事的一些基本情况。大学生参加FSAE赛车，不仅可以利用在课堂想所学到的理论知识，更能够拓展专业知识的领域，加强实践操作的能力，巩固自己的所学。本论文主要研究的是赛车车架的结构刚度、强度和模态分析等方面。赛车车架的结构性能直接影响着赛车在比赛中的整体发挥，并且合理的赛车车架结构也能给驾驶员带来更好的舒适性和安全性。本论文运用有限元软件ANSYS对赛车车架进行建模，并且对赛车车架进行强度和刚度分析以及赛车车架的模态分析。拟在通过有限元分析与验证设计出合理而安全的赛车车架。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2赛车的研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3课题研究的意义与目的 2
1.4课题研究的内容 2
第二章 有限元简介及赛车车架模型建立 4
2.1有限元的基本原理和分析步骤 4
2.1.1有限元的发展历程 4
2.1.2有限元的基本原理 4
2.1.3有限元的分析步骤和实现过程 4
2.2有限元软件ANSYS的介绍 5
2.3赛车车架模型的建立 5
2.3.1赛车车架结构设计基本要求 5
2.3.2赛车车架类型、材料和焊接方式 6
2.3.3赛车车架三维模型的建立 7
第三章 赛车车架的静力学分析 9
3.1车架强度分析 9
3.1.1车架弯曲工况分析 9
3.1.2车架制动工况分析 10
3.1.3车架转弯工况分析 11
3.2车架刚度分析 13
3.2.1车架扭转刚度校核 13
3.3本章小结 14
第四章 车架模态分析 15
4.1模态分析基本概念 15
4.2模态分析基本理论 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
4.3车架模态分析 17
4.4本章小结 20
结束语 21
致谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1课题背景
FSAE中文名为大学生方程式汽车大赛，是一项面向大学生的综合性工程教育赛事，由国际汽车工程师学会(SAE International)于1978年开办，是希望于大学与大学生也可以加入到赛车的研发与设计中。自1978年开办以来，距今已将近40年之久，现赛事遍及全世界等15个国家。
在FSAE这个赛事项目中，中国的发展要远落后于欧美。我国大学最早参加FSAE赛事是在2007年，当时湖南大学派车队去参加美国的FSAE的竞赛。随着湖南大学的首次参加，紧接着我国有不少高等学院也开始成立自己的车队，并且积极参加FSAE的赛事。随着越来越多的国内大学成立且拥有自己的车队，我们国内也成立了一个类似于国际FSAE赛车方面的赛事，在国内叫做中国大学生方程式汽车大赛（FSC）。而今年的方程式大赛总共有121个车队报名，其中电车有43所院校报名，油车有78所院校报名。从油车组有43所院校报名，可以看出越来越多的大学车队开始重视汽车新能源动力的发展。
一个优秀的车架，是赛车在比赛中发挥出色的基础，也是在赛车最初设计时最先要考虑的。车架是作为赛车与其它零部件相互结合的一个基础框架,并承受着来自内与外各方面的作用力。赛车的各个部件能否可以很好地工作,主要依于赛车车架设计的优良。在保证赛车车架结构优良性的同时也需要考虑赛车的轻量化，毕竟现在的汽车设计都越来越重视轻量化了。对于赛车车架的力学研究是一个复杂且综合的研究项目，因此，在赛车车架设计过程中，利用ANSYS软件进行优化分析是十分有必要的。
1.2赛车的研究现状
1.2.1国外研究现状
现在汽车本来就是欧美国家先设计发明出来的，经过数十年的发展与优化，这个行业早已发展成型。由于汽车行业的快速发展，进而一步的影响到了大学汽车的发展。FSAE赛事在国外已发展多年，已成体系且国外大学对于FSAE赛事是非常重视的，FSAE赛车的研发与制作力度都非常大。现如今美国每年都有上百支队伍参赛。
另外，随着FSAE赛事比赛日趋完善。2007年，美国举办了第一届混合动力比赛。混合动力的加入是在原有的基础上更加强调燃油动力的经济性，是对参加赛事车队研发人员提出了更高的要求，也是赛事进步的体现，为此FSAE赛事也对一些比赛项目进行了调整。随后其它欧美等国家也开始重视新能源赛车的比赛，从而丰富了传统FSAE的比赛领域。
国外赛车的研发设计人员，一般都是利用有限元软件，分析最初设计出来的赛车车架或其他部件，然后通过软件分析得出了结果，进一步优化改善赛车车架或其他部件的设计，从而使赛车车架或其他部件达到更高的要求。而在制造过程中，国外赛车的车架更是严格把关。
1.2.2国内研究现状
国内大学对于研发设计赛车这方面起步较晚，并且研发的范围与深度还达不到国外的程度。2007年，湖南大学第一次参赛，并获得了不错的成绩。随后，国内少部分高等学院也开始成立赛事车队，并到国外参赛。国内大学参加这项赛事的时间相比于国外大学较晚，直到2010年国内才在上海举办了首届比赛，在接下来的3年里，中国已经连续举办了3届FSAE比赛，参赛队伍数量由2010年的20支上升到2012年41支，到今年已经有一百多所院校参加。中国FSAE大赛历年参赛队伍数量如表11所示。但是在赛车软件分析方面，国内的运用还没有达到国外那么广泛，研究的力度也没达到国外的程度。
表11中国FSAE比赛参赛队伍（单位：支）
地区
2010年
2011年
2012年
中国大陆
20
32
38
其它地区
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题背景 1
1.2赛车的研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3课题研究的意义与目的 2
1.4课题研究的内容 2
第二章 有限元简介及赛车车架模型建立 4
2.1有限元的基本原理和分析步骤 4
2.1.1有限元的发展历程 4
2.1.2有限元的基本原理 4
2.1.3有限元的分析步骤和实现过程 4
2.2有限元软件ANSYS的介绍 5
2.3赛车车架模型的建立 5
2.3.1赛车车架结构设计基本要求 5
2.3.2赛车车架类型、材料和焊接方式 6
2.3.3赛车车架三维模型的建立 7
第三章 赛车车架的静力学分析 9
3.1车架强度分析 9
3.1.1车架弯曲工况分析 9
3.1.2车架制动工况分析 10
3.1.3车架转弯工况分析 11
3.2车架刚度分析 13
3.2.1车架扭转刚度校核 13
3.3本章小结 14
第四章 车架模态分析 15
4.1模态分析基本概念 15
4.2模态分析基本理论 15 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
4.3车架模态分析 17
4.4本章小结 20
结束语 21
致谢 22
参考文献 23
第一章 绪论
1.1课题背景
FSAE中文名为大学生方程式汽车大赛，是一项面向大学生的综合性工程教育赛事，由国际汽车工程师学会(SAE International)于1978年开办，是希望于大学与大学生也可以加入到赛车的研发与设计中。自1978年开办以来，距今已将近40年之久，现赛事遍及全世界等15个国家。
在FSAE这个赛事项目中，中国的发展要远落后于欧美。我国大学最早参加FSAE赛事是在2007年，当时湖南大学派车队去参加美国的FSAE的竞赛。随着湖南大学的首次参加，紧接着我国有不少高等学院也开始成立自己的车队，并且积极参加FSAE的赛事。随着越来越多的国内大学成立且拥有自己的车队，我们国内也成立了一个类似于国际FSAE赛车方面的赛事，在国内叫做中国大学生方程式汽车大赛（FSC）。而今年的方程式大赛总共有121个车队报名，其中电车有43所院校报名，油车有78所院校报名。从油车组有43所院校报名，可以看出越来越多的大学车队开始重视汽车新能源动力的发展。
一个优秀的车架，是赛车在比赛中发挥出色的基础，也是在赛车最初设计时最先要考虑的。车架是作为赛车与其它零部件相互结合的一个基础框架,并承受着来自内与外各方面的作用力。赛车的各个部件能否可以很好地工作,主要依于赛车车架设计的优良。在保证赛车车架结构优良性的同时也需要考虑赛车的轻量化，毕竟现在的汽车设计都越来越重视轻量化了。对于赛车车架的力学研究是一个复杂且综合的研究项目，因此，在赛车车架设计过程中，利用ANSYS软件进行优化分析是十分有必要的。
1.2赛车的研究现状
1.2.1国外研究现状
现在汽车本来就是欧美国家先设计发明出来的，经过数十年的发展与优化，这个行业早已发展成型。由于汽车行业的快速发展，进而一步的影响到了大学汽车的发展。FSAE赛事在国外已发展多年，已成体系且国外大学对于FSAE赛事是非常重视的，FSAE赛车的研发与制作力度都非常大。现如今美国每年都有上百支队伍参赛。
另外，随着FSAE赛事比赛日趋完善。2007年，美国举办了第一届混合动力比赛。混合动力的加入是在原有的基础上更加强调燃油动力的经济性，是对参加赛事车队研发人员提出了更高的要求，也是赛事进步的体现，为此FSAE赛事也对一些比赛项目进行了调整。随后其它欧美等国家也开始重视新能源赛车的比赛，从而丰富了传统FSAE的比赛领域。
国外赛车的研发设计人员，一般都是利用有限元软件，分析最初设计出来的赛车车架或其他部件，然后通过软件分析得出了结果，进一步优化改善赛车车架或其他部件的设计，从而使赛车车架或其他部件达到更高的要求。而在制造过程中，国外赛车的车架更是严格把关。
1.2.2国内研究现状
国内大学对于研发设计赛车这方面起步较晚，并且研发的范围与深度还达不到国外的程度。2007年，湖南大学第一次参赛，并获得了不错的成绩。随后，国内少部分高等学院也开始成立赛事车队，并到国外参赛。国内大学参加这项赛事的时间相比于国外大学较晚，直到2010年国内才在上海举办了首届比赛，在接下来的3年里，中国已经连续举办了3届FSAE比赛，参赛队伍数量由2010年的20支上升到2012年41支，到今年已经有一百多所院校参加。中国FSAE大赛历年参赛队伍数量如表11所示。但是在赛车软件分析方面，国内的运用还没有达到国外那么广泛，研究的力度也没达到国外的程度。
表11中国FSAE比赛参赛队伍（单位：支）
地区
2010年
2011年
2012年
中国大陆
20
32
38
其它地区
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