大学毕业设计---舞台车车架有限元分析说明书.doc

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1、河 北 工 业 大 学 毕业设计说明书(论文) 作 者： 白景春 学 号： 100288 学 院： 机械工程 系(专业)： 车辆工程 题 目： 舞台车车架有限元分析 指导者： 周志革 教授 (姓 名) (专业技术职务)评阅者： 教授 (姓 名) (专业技术职务) 2014年 6 月 5日河北工业大学2014届本科毕业论文毕业设计（论文）中文摘要 舞台车车架有限元分析摘要 流动舞台车是一种用于方便流动演出的、可展开成为演出舞台的特种汽车。它主要包括底盘部分和上装部分两大部分，上装部分由顶板侧板底板组成，而侧板和顶板分别由四个液压油缸控制展开即成舞台的台顶，底板由另外四个液压油缸控制展开成为舞台，

2、省去了传统的搭台程序，不仅省时省力操作简便安全可靠，而且功能齐全外观美观。本文以舞台车的车架作为研究目标，为工程实践提供技术支撑。首先，利用绘图软件UG对车架进行建模，利用NASTRAN对车架进行有限元分析，分析主要包括静态特性分析、动态特性分析，得出其应力节点的应力以及在指定载荷下最大的最大变形量，与车架的技术要求进行对比，从而得出结论，即车架在指定工况下的安全性和稳定性。关键词 ： 舞台车 有限元分析NASTRAN UGI河北工业大学2014届本科毕业论文毕业设计（论文）外文摘要 THE FINITE ELEMENT ANALYSIS OF THE STAGE VEHICLE STRUCT

3、URE AbstractCar Flow stage s a convenient mobile performance, can become a performance stage special car. It mainly includes the chassis parts and jacket of two parts, the top part is composed of roof side panel floor, and the side panel and roof respectively by four hydraulic oil cylinder control i

4、n the stage of table top, bottom plate is controlled by four other hydraulic oil cylinder expansion stage, eliminating the traditional plays procedure, not only safe and reliable operation of the save Labour when the province, and complete functions and beautiful appearance.Car frame based on the st

5、age as the research target, provide technical support for engineering practice. First of all, the frame to make use of drawing software UG modeling, using NASTRAN finite element analysis was carried out on the frame, the analysis mainly includes the static characteristic analysis, dynamic characteri

6、stics analysis, it is concluded that the stress of the nodes stress and maximum of maximum deformation under the specified load, compared with the technical requirements for frame, thus come to the conclusion that the frame under specified conditions of security and stability.Keywords： stage vehicle

7、 finite element analysis NASTRAN UG目 录 1 引言11.1课题背景11.2现阶段研究状况41.3舞台车技术的现状和发展趋势51.4课题目的62.有限元分析92.1有限元分析在车架分析的应用和发展92.2有限元分析软件的简介92.3章节小结113.车架建模123.1舞台车整体图123.2车架建模143.3章节小结184.有限元分析194.1划分网格194.2施加约束和载荷244.3用NASTRAN进行分析254.4本章小结29结 论30参 考 文 献31致 谢33331 引言1.1课题背景随着改革开放的推进，广大城乡人民群众的物质文化生活水平显著的提高，城乡人

8、民对文化生活的追求愈来愈高，为了满足我国广大城乡人民群众越来越高的文化需求，所以党中央和国务院应时提出了文艺三下乡活动1。但是从目前来看,农民看戏有三难：一是剧团下乡难，剧团深入乡镇去演出，不可避免的是演出设备以及相应器材的运输困难，由此造成的高费用使剧团普遍不愿意下乡；二是搭建临时的舞台十分不易，因为村镇缺少搭建舞台的材料和从事搭台的专业的人员，即使能够搭出临时舞台，临时拼拼凑凑搭出的舞台往往也不规范、不安全,不可避免的影响演出的质量，更严重的会对演员的人身安全造成威胁；三是换点难，许许多多的村镇地处偏僻荒凉的地带，交通十分不便，大多数交通运输的车辆不能到达,因此造成舞台的转移耗时、耗财、耗

9、力2.3。因此，舞台车便在这样的背景下应运而生了，为剧团和人民群众送去了福音。本文为舞台车车架有限元分析，进行车架有限元分析的目的是为工程实践提供技术的支持。车架作为非承载式车身结构的主要承载部件，需要承担着采用非承载式车身汽车的绝大部分载荷，其性能的好坏直接影响到整车性能的好坏2。在车架安装着发动机、转向系、传动系、悬架结构、驾驶室等相关部件和总成,由于车架工作状态比较复杂,所以根本无法用简单的数学或者物理方法对车架进行准确的分析计算,但是采用有限元方法就可以对车架的静态和动态特性进行较为准确的分析,从而使车架设计方法从经验设计步入到科学设计阶段6。这是车架设计的一大步。图1-1至1-5为国

10、内的舞台车产品中一些较成功的产品图1-1富园舞台车图1-2大型舞台车图1-3江淮小型舞台车图1-4解放舞台车展开图图1-5程力威舞台车由于我国舞台车发展较晚，并且技术水品不高，这些已经算是矬子里面的将军了。外形还算是美观吧，虽然没有太多的渲染，朴素整齐也是一种美吧。同时功能已经算是基本满足户外演出的需要了，虽然没法与国外先进的相比，但是我们存在价格的优势，我们优越的性价比是我们生存发展的根本。1.2现阶段研究状况国外把有限元分析运用在车架上的研究已经有相当长的历史并已走向成熟。早在1970年美国宇航局就将NASTRAN有限元分析的程序引入到对汽车结构的分析中,首先对车架结构进行了在不受力情况下

11、静强度有限元分析,使车架的自重得以大量减轻,这是有记载的最早进行车架轻量化的分析4。而我国大约是在七十年代末期才将有限元法应用在车架的结构设计分析中。在使用有限元法对汽车车架的结构进行分析的过程中，在开始时多采用将梁单元结构离散化进行分析。虽然分析的初步结果还是比较令人满意的，但由于梁单元自身的缺陷，如梁单元较大，所以就不能合适的描述那些结构较为复杂的车架结构，因此也就不能很好的反映车架横梁与纵梁接头处之间存在的应力分布，并且它还忽略了在扭转时截面会发生的扭转变形，因此对梁单元进行分析得出的结果是比较粗糙的，说服性不强。而板单元恰恰克服了梁单元在应力分析时的局限性，基本上可以作为一种完全的强度

12、预测手段5。我国近期对车架进行有限元分析取得了些许小的成就。如：2002年马迅、盛勇生等针对车架的一些结构进行了优化设计,他们的目的是减轻车架质量,最后在弯曲、扭转和动态约束的约束下,取得了减重13.3%的骄人成果6。在2003年10月李娜等人仔细分析了建模的方法,选择了使用板壳单元从而建立了有限元模型,最后对其进行优化,最后使其重量大量减轻了176.5Kg7。2005年4月吉林大学的余传文教授带领团队利用板壳单元建立有限元模型,在充分符合车架结构的静、动态特性分析的前提下,得到了车架结构的优化结果,该结果是车架的质量明显减轻了8。2007年,武汉理工大学的邓亚东教授对轻型载货汽车车架进行有目

13、的优化设计,最终得出优化结果4。由此可以见得，近十年以来，由于计算机软件与硬件的飞速发展，板单元也逐渐被应用于汽车车架的结构分析中，使分析精度大大提高，由过去的定性或者半定量的分析过渡到了定量阶段6。随着人民物质文化生活水平的提高，对现代汽车设计要求的日益提高，将有限元法运用到车架设计中已经成为必然的趋势，主要体现在7：（1）运用有限元法对设计伊始的车架进行辅助分析将大大缩短车架开发、设计和制造的时间，提高车架的性能。（2）在各种各样的复杂的载荷的作用下的车架，必然会发生例如弯曲、偏心扭转或者整体扭转等车架的物理变形。传统车架的设计方法很难综合考虑到汽车的复杂受力以及变形情况，有限元法能够较简

14、单的解决这一问题。（3）利用有限元法对结构进行模态分析，可以得到车架结构静态、动态特性。根据动静态特性从而在设计上遏制了车架出现共振的可能性。由此可见，有限元分析法已经成为当今社会汽车设计的重要工具之一。在汽车产品更新换代速度快，要求设计成本越来越低，对轻量化和舒适性要求越来越高的今天，使用有限元分析对提高汽车产品质量，降低汽车产品开发时间，减少生产和制造成本，提高汽车产品在市场上的竞争力具有重要的意义。可以大胆的说。谁掌握了有限元分析的最先进的技术，谁就掌握了车架的发展命脉，也就掌握了汽车最基本但并不是不重要的技术。1.3舞台车技术的现状和发展趋势由于国外的专用汽车如流动舞台车起步较早,自动

15、化程度较高质量也比国产车轻,车型也比较成熟。在国外的普普通通的流动舞台车上，许多先进的技术都得到了施展余地,所以自然其价格昂贵,一般是70到100万元,这样昂贵的价格国内的基层剧团很难消费得起9。所以逼迫我们要自主研发多功能流动舞台车。多功能的流动舞台车需具备的基本功能首先是其机械部分安全可靠,能够自由的开启和关闭,同时机动性要强,整车整备质量要轻,舞台及其附属的道具符合演出要求,搭棚、拆棚方便快捷，舞台的展开与折叠实现自动化；;其次自带的灯光和音响设备要能满足大多数演出的要求;第三,车辆要带独立的液压系统和发电系统供给自身需求；第四,舞台折叠后应具有运输功能,能够运输舞台道具及其他组件10.

16、11。总之,流动舞台车的发展趋势将沿着以下趋势发展:外形美观大方,舞台设备配置齐全,自重要轻，车架强度高,使用寿命长,安全性能高,维修方便便宜，通用件多等。1.4课题目的汽车作为目前我们国家的主要的城乡交通工具，在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。对其进行刚度、强度、安全性能和轻量化的研究具有十分重要的意义15。而有限元方法是目前在国际和国内使用最为普遍，也最有现实意义的手段之一16。相关资料表明：汽车自重每减少 10%，燃油消耗可降低 6% -8%，排放可降低 5% -6%17。因此，在保证各项性能的前提下尽可能降低车架的质量就成为设计车架时的一个重要阶段。利用有限元方法分析对车架的结

17、构性能进行，并把先进的结构优化方法应用在设计流程中，可以协助人们找到性能更良好，结构更优秀，同时车架质量更轻的设计方案，经济而实用，这对于追求结构的性能和车架轻量化设计的今天具有举足轻重的意义18。一些结构件长期工作在振动和冲击载荷下，工作条件十分恶劣。寻找适用于这些结构件正确并且可靠的设计与计算方法,成为了提高汽车工作性能以及汽车可靠性的重要途径之一19。车架作为非承载式车身的最主要的承载部件，承担着汽车的大部分的载荷，其性能好坏直接影响了车性能的好坏16。在车架安装着发动机、传动系、转向系、悬架、驾驶室等有关部件和总成,众多的部件与总成造就了车架复杂工作状态,所以无法直接用简单的数学方法对

18、它进行准确而具体的分析计算,但是采用有限元方法就可以对车架的静态和动态特性进行相对准确的分析,从而使得车架的设计从经验设计跨越到科学设计阶段4。拿有限元法与传统的分析方法做下比较，发现20:(l)不管分析物体的CAD形状,都可以利用有限元法进行多单元描述,因此有限元法能够适合于多种多样的工程实践。(2)在使用有限元法时,对于单元材料特性大可不必费心,因为材料属性可以的按照工件的实际情况而定，而且可以设置成不关联，所以不用考虑各结构件之间的关系和彼此的影响。(3)在进行有限元分析时,可以根据对象的实际约束与载荷情况,对分析对象进行在不同工况下的分析,这样并不会比进行单一工况分析多费很多的功夫。这

19、样不仅会大大提高工程实践的效率,而且还可以从中发现约束与载荷之间的相互关系，一举多得。(4)有限元的各个单元进行模拟计算时,因为单元各自的运算公式都是一样的,所以在计算时,模拟计算也就更加快速,同时方便在计算机上进行统一编程,有利于将程序编成模块结构，方便使用。(5)有限元分析的最终的目的是将工程实践问题快速的解决,所以有限元分析需要在计算机中能够快速而方便的得出结论。有限元分析的具体步骤是21:(1)将模型离散化,即对其划分单元或网格;(2)固定约束，施加载荷;(3)计算各个单元在本工况下的刚度矩阵,以建立单元的平衡方程;(4)对结构整体刚度矩阵进行求解,建立结构的整体平衡方程;(5)对线性

20、代数方程组求解,从而得出各个节点位移,由节点位移求出各个单元节点应力;(6)显示运算处理计算结果，输出最终结果。具体的有限元分析运算解决流程图参照图1-6图1-6有限元分析流程图本章介绍的是国内外舞台车研究的现状，主要的是国内的研究现状，因为国外的经济实力较好，舞台车都较贵，对于我国需要舞台车的地方根本负担不起，所以就稍加介绍.还有就是从近几年的发展趋势来看，今后舞台车的发展趋势，以及流动舞台车的舞台的一些技术要求。最后也是最重要的就是本课题选题的意义所在，因为汽车在我们生活中越来越普遍，也正就说明了汽车对我们的日常生活越来越重要，虽说本课题为舞台车的有限元分析，但是说到底同样适用于其他特种车

21、，我们不能只狭隘的看到一点，甚至适用于所有的汽车车架。还有就是有限元分析与传统分析方法对比的特点，最后赘述的就是有限元分析的方法步骤，并附加了一张图片以更加简洁的说明。这很适合初学者，图文并茂，言简意赅。2.有限元分析2.1有限元分析在车架分析的应用和发展上世纪五六十年代，我国对于车架的设计和强度校核仍然是依靠传统的设计方法，即依靠的是经典材料力学、弹性力学、理论力学和结构力学的经验公式，将车架结构大量简化，而设计的结果需经过试验来验证，该法具有一定的可靠性和科学性22。在求解工程技术领域的实际问题时，利用建立基本方程和边界条件的方法还是比较容易的，但是由于实际工件的几何形状、载荷和材料的不规

22、则性，不容易得到解答。因此，寻求近似解法也就成了必由之路23。在多年的摸爬滚打之后，发现虽然近似算法有很多，但是最好用的还是有限元分析法，因此有限元法也就变成最常用的了。在使用有限元法进行求解时，一般把求解区域看成为是由许许多多的小的单元在节点处相互连接的子域构成的。由于可以单元分割成各种形状和根据情况分割成大小不一的尺寸，因此有限元法能很好地适用于解决复杂的几何形状、材料特性以及边界条件的情况，同时在成熟的各种大型辅助软件的支持下，它已变成非常受欢迎的、应用极其广范的计算方法24。国外在车架的强度计算中使用有限元法比较早，而我国大约是在七十年代末才把有限元法应用于汽车车架的结构强度设计分析中

23、。近十年来，由于计算机软件与硬件的迅猛发展，有限元法逐渐被应用到特种汽车的车架结构分析中25。2.2有限元分析软件的简介我所应用的是 The MSC. Software Corporation(简称 MSC)有限元分析软件，其前后处理软件是 MSC. PATRAN，有限元求解器是 MSC. NASTRAN。即分析软件是NASTRAN。下面是求解器MSC. NASTRAN功能介绍：1966 年，为满足当时美国航空航天业对结构分析的急切需求，所以美国国家航天局 NASA（National Aeronautics and Space Administration）主持召开了大型通用有限元应用程序系统

24、开发的公开招标工作，与此同时将该程序系统命名为 NASTRAN。介绍下中标的公司。中标的是美国的MSC 公司，其创办于 1963 年，其总部设在美国的洛杉矶。在1966 年，MSC 公司参与了NASTRAN 的开发招标工作，并一举中标，故参与了整个 NASTRAN 的研发过程。于1969年，NASA 推出 了NASTRAN 的第一个版本，在1973 年 NASTRAN 进行版本升级，Level15.5 版本发布，同时MSC.公司被美国航空航天局指定为 NASTRAN 的特约且唯一维护商。1971 年，MSC.公司对初始的 NASTRAN做了大量修改，采用了新的单元数据库，增加了程序的功能，对用

25、户界面进行了人性化改进，提高了系统运算速度和效率，对硬件的要求降低。特别对其矩阵方法做了许多重大改进，不久之后推出了公司自己的专利版本：MSC. NASTRAN。之后，MSC 公司对 其名下产品NASTRAN进行不断的改进与升级，在公司的不断努力下，NASTRAN的性能和适用性都有了根本上的飞跃。NASTRAN软件的可靠性很高，品质卓越，得到了业界充分的肯定，所以众多大公司以及工业行业都把 MSC. NASTRAN 的最后结果作为标准以代替其他的质量规范。同时MSC. NASTRAN具有的开放式的结构，组织结构实现了全模块化使其在拥有很强的分析功能的同时又保证了良好的灵活性，允许使用者可根据自

26、己的实际工程问题和不同的需求进行独立的模块组合从而获取最佳的求解方式。前后处理器MSC. NASTRAN的功能简介：MSC.PATRAN诞生于 20 世纪 80 年代，它的诞生是美国航空航天局(NASA)的资助的产物，伴随着计算机的发展和其交互技术的发展，将其孕育成日益完善的最新一代计算机辅助分析前后处理系统。它不仅把工程分析从业人员从繁重的数据处理工作中解脱出来，并且提供了与世界上绝大部分的有限元分享软件的无缝连接功能，还可以提供出漂亮的计算结果仿真，因此受到了世界各大公司的青睐。目前己广泛应用到航空航天，汽车，国防、造船、装备机械等各大领域。模型模块处理的智能化：众多的公司为了节约有限的时

27、间，减少重复建模运算，消除因重复带来的不必要的时间和金钱的浪费，MSC. PATRAN 可以直接几何访问，即模型导入，能够使用户直接从一些别的 CAD/CAM 系统中导入几何模型，甚至参数和特征。此外，MSC. PATRAN 还提供了独立且完善的几何建模和编辑工具，辅助用户更加灵活的完成建模过程。MSC. PATRAN 还允许用户直接在几何模型上施加载荷、边界的条件、材料属性以及单元特性，并可把这些信息方便快捷地转换成对应的有限元信息，尽可能减少在设计过程中的时间消耗。并且所有的分析结果均可以可视化。自动化有限元建模：MSC. PATRAN的新产品与时俱进，不断增加更灵活更方便的智能化工具，同

28、时提供了自动划分网格功能及工业界内最先进最便捷的映射网格划分功能，该功能能使用户快速完成他们想做的工作。于此同时也提供了用户自主建模和其它有限元建模方法，以满足不同用户的不同需求。分析的集成：MSC. PATRAN提供了许许多多的软件接口，能够将世界上绝大部分著名析软件和技术集合于一体，为用户提供一个公共安全的环境。这样完全打消了用户使用不同软件之间存在兼容性问题的担心，也就是说在其它软件中建立的模型，导入后，在MSC.PATRAN中仍然可以完整的使用，非常方便。同时用户还能够根据不同类型的仿真结果对产品的整体设计有正确的理解，从而做出正确的判断, 进行相应的改进，有利于做出更好的产品。自主开

29、发新的功能：用户可以将 MSC. PATRAN作为自身前后置处理器, 并利用其强大的 PCL语言数据库和编程函数库把公司自主开发的应用程序和功能以及针对特殊客户的特殊要求所开发的内容直接镶嵌到 MSC. PATRAN 的框架系统, 当然允许单独使用或者与其它分析系统联合使用。这样，MSC. PATRAN 又为用户二次开发提供了一个良好平台，在这个平台下为用户提供更强大和更专业的服务。使得分析结果的可视化：MSC. PATRAN 强大的结果后处理功能使得用户用双眼直观的观察所有的分析结果,从而一针见血找出问题之所在，快速修改，为产品的开发赢得宝贵的时间，从而提高了市场的竞争力，在竞争日益激烈的今

30、天赢得先机。而且MSC.PATRAN 能够提供包括图、表、文本、动画在内的多种形式的运算结果，使得结果形象逼真、准确可靠26。深受广大用户的喜爱。2.3章节小结本章主要讲的就是有限元分析方法在车架上的应用和发展，其中包含了我国以前求解车架问题的方法还有在出现有限元法之后，给我们带来的福音。然后就是简单的介绍了有限元法的求解关键，以及在我国的应用。第二节介绍了有限元软件NASTRAN的产生过程、发展历程以及其强大的功能。它的产生是美国航天业对结果分析的需求应运而生的，随着对需求的越来越高，它也变得越来越强大，它分析功能十分强大，而且灵活多变，能适用于不用的材料和复杂的状况。然后介绍了它的前后处理

31、器的强大之处，同时，它的分析结果是可视化的，生动形象，结果跃然于纸上。它强大的功能征服了许多专业，高级智能化也是的使用者方便了许多。3.车架建模3.1舞台车整体图在车架模型建立之前，请先看下3-1到3-5的舞台车的整体图以及展开图3-1厢体展开示意图3-2厢体展开后视图3-3内侧板结构图3-4舞台车收拢示意图3-5舞台车展开示意图（1底盘 2内侧板 3液压支腿 4 折板 5顶棚举升缸 6 外侧板缸 7外侧板 8顶棚）3.2车架建模首先介绍UG建模界面（如图3-6）和绘图界面（如图3-7）。名称和所在文件夹随意选定，但是一定注意需要为.prt文件。3-6建模界面3-7绘图界面绘图界面和以前用过的

32、CAD大体相似，同时我在以前学习过UG的使用，并没有多大的困难。图38到3-12为用UG绘制的部分零件图，有底板、筋板和挡块等，是构成车架的基本零部件。3-8承重座3-9底板3-10上止挡块3-11下止挡块3-12底座介绍完零件图和部件图，下面就是总装图。将所有零件拼装之后就成了如图3-13所示的总装图。看似简单，实际上比想像的要难一些。但是如果掌握了技术技巧，就会游刃有余的完成，并不会造成多么大的困扰。感谢帮助我的周老师。3-13车架总图绘制三维图时，遇到了一些困难，装配的时候，困难不小，在老师和同学的帮助下终于做了出来。然后对于下面的划分网格，遇到了些小问题，如：欲想划分网格，可能是因为版

33、本或者是盗版的原因，软件要求划分网格三维图必须为一个整体。试了很多办法，但是没有得到预期的结果，最终还是在周老师的悉心教导下完成了。具体方法其实特别的简单，就是将装配图先导出，然后再导入就可以了，但是如果没有老师的帮助是不行的，虽然我也经过查资料知道这一方法，但是结果不尽人意，因为导出的格式不对，才会变得得不到预期的结果。3.3章节小结本章简单介绍了下舞台车的整体图和各部分的展开图，那是借鉴他人成果，但是苦于没有找到出处，请见谅。本章第二节就是车架建模过程，建模过程中充满了曲折，曲折中带着发现后的喜悦。虽然绘制零件图和部件图并没有耗费多大的功夫，但是装配时真的耗费了不小气力，本身没学过，最后还

34、是在同学的帮助下成功的将所有的给出的零部件图按照装配要求组装到了一起，有种莫名的成就感。4.有限元分析4.1划分网格划分网格之前首先建立仿真，如图4-1和4-2所示，即为建立仿真的方法步骤。点击开始，选择新建仿真，起好名字和选定文件所在位置即可。可以对要建立的仿真进行描述。当然如果嫌麻烦，可以忽略。直接点确定也是可以的。4-1仿真界面4-2新建FEM车架为边梁式，由槽钢、钢板、工字钢等铆接而成，有两根主纵梁，组成较规则，并且车架的横梁和纵梁质地均匀，厚度一定。可以整体划分网格。图4-3为划分网格界面。仿真界面上有三维划分网格的选项，如果是一维的，可以使用下拉箭头换成三维的。同时网格的大小决定了

35、效率和成功与否。网格太大，划分不成功，网格太小，划分出的单元格太多，影响运算速度，同时加大了系统的负担，对硬件要求升高，一般配置的电脑很可能花费几个小时都难以划分出来，更有甚者，甚至会是网格划分失败。所以选择适当的网格大小是关键.本有限元分析软件提供了自动划分单元格大小的功能，这是十分人性化的设计，是十分好的一个改进。4-3划分网格4-4为划分网格之后的车架图。共划分了86526个单元，节点数为179805。数量不是很大，硬件还能适应。如果数量太大就必须重新进行划分。4-4车架图4-5为网格划分后的局部细节图。4-5局部细节图在网格划分的过程中，需要检查各个自由边、节点、单元、单元翘曲角以及单

36、元内角的大小 27。因为往往是在细节处才能显现出功夫，我们还有句古话：细节决定成败。所以不能忽略细节处的微小。为了提高划分网格的质量，在划分网格的时应当注意以下事项28：（1）可以忽略和简化一些对车架整体结构影响较小的细小特征，比如去掉一些倒角和填充上孔径很小的孔。（2）在焊接和铆接的地方，为了确保连接处节点的对应，在进行网格划分之前，可以先对相应的边界线进行投影，并且在划分网格时要注意在连接的地方节点数应该尽量保持一致，以方便下一步在接头处的处理。（3）为了保证孔周围的网格质量，在螺栓孔的位置，可以使用washer功能使螺栓孔周围的单元分布趋于合理，如图4-6所示：4-6例图（4）在对对称结

37、构的零件进行划分网格的时候，尽量使网格具有对称性，使得结构在各个对称点上能够表现出相同的特性。划分完网格后就是指派材料，选取系统自带的steel作为取用的材料，方法如图4-74-7选取材料4.2施加约束和载荷施加约束和施加载荷的方法如图4-8和图4-9，控制面板上有施加约束和施加载荷的选项，施加约束的选项中有很多选项，由于受力比较简单，所以直接固定下面，在上面施加载荷即可。4-8施加载荷上图是施加载荷的过程图，本车架为下底面固定，故将下底面进行固定，选取对象时有选择点，曲线，还有平面和体，选择平面，选取所要施加约束的底面即可完成载荷的固定。4-9施加载荷施加的是50000N的载荷。4.3用NA

38、STRAN进行分析在施加完约束和载荷后，就可以求解了，图4-10为求解过程。在求解之前，首先检查下模型，控制面板的对勾就是检查。检查完毕后，右键点击“Solution”便可求解。同时也可在求解时选中“模型设置检查”对话框，一样能够完成对模型的检查求解，比上述方法简便些。NASTRAN求解器是一个很好的工具，自动求解，方便，但是由于工作量大，对电脑的硬件和软件有较高的要求，并且求解划分时间并不短。4-10求解在等待了5分钟后得出了结果，结果图4-11至4-14如下虽然在外表上看起来变形很大，其实它的变形并没有多少，相对于整个车身尺寸来说可以称得上是九牛一毛，因为怕细微的变形无法用我们的肉眼进行观

39、察，结果不是很明显，所以把系统的设置改的有点大，就是说，在图上显示出的变形只是显示的是它的变形的趋势，并不能真实的显示变形量的多少，那只是一种趋势，不必纠结。想要知道真正的变形量，在最后的结果汇总中以图表的样式显示出来了。最后的结果中显示出来了车架的变形量。还有单元的最大最小应力，最小应力没有什么重要的，但是那是在结果导出来的，就让他在那呆着吧。反正无伤大雅。最重要的变形量和最大应力和切应力都在，所以很能够表现出我们所最需要的东西。4-11位移节点幅值图4-12单元最大主应力4-13单元最大剪切力4-14单元节点最大主应力表4-1结果汇总 表4-1结果汇总具体列出了位移和单元的受力情况，从表中

40、可以清晰看到最大的位移发生在X方向，为2.65e-001mm。选取材料为Q235的钢，屈服强度为235MP。根据工程实际需要安全系数取4，最大应力为12.78MP，最后结果表明结构满足设计要求。设计基本成功。4.4本章小结这章通过两个有限元分析软件NASTRAN对车架进行了受力分析，得出对应的变形量和相应的云图。为工程实践提供可视化的技术支持，同时50000N的载荷基本足够舞台车的使用，基本满足实际的需求。最后的结果满足设计要求，本次设计得到了成功。结 论我的这篇论文从什么是舞台车切入课题，然后就介绍了些许我国国内的舞台车的图片，接着讲诉了流动舞台车在国内外的研究状况，后来就是我国舞台车的现状

41、和发展趋势，最后是现代流动舞台车的技术要求，从而引出了本文的课题目的。顺理成章的引出有限元分析，列举了有限元分析与传统方法对比所得出的优点，然后就是有限元分析的方法步骤，为做分析做准备。在老师给出的二维图和悉心教导下利用三维造型软件UG绘制了舞台车车架的三维立体图。然后就是按照方式方法对其进行有限元分析，得出分析报告和云图，为工程实践提供技术支持。至此，我的论文便宣告结束，因时间有限和本人知识文化有限，如有不当机错误之处，还请老师、同学批评指正，不胜感激。参 考 文 献1. 高文元.我国舞台机械发展动向.甘肃工业大学学报(舞台机械专辑),1996，6-92. 李畅.舞台机械是艺术机械.甘肃工业

42、大学学报(舞台机械专辑),1996,7-93. 张青梅,董芳.浅谈演播厅舞台机械设备的配置.甘肃科技纵横,2003,32(2)3-54. 叶勤.轻型载货汽车车架有限元分析与优化:硕士学位论文.武汉：武汉理工大学，20075. 巢凯年.用ANSYS有限元软件计算客车骨架强度.四川工业大学学报,2001，1：23-256. 马迅,盛勇生.车架刚度及模态的有限元分析与优化J.客车技术与研究,2004,26(4):8-117. 李娜.铝合金车体组合优化设计D:大连铁道学院,2003.10：9-128. 余传文.重型载货汽车车架结构的有限元仿真及优化:.吉林大学,2005.5，22-269. 马守谦,李

43、畅,郑燕斌,马保庆.舞台机械.机械工业出版社,1992:38-4310. 袁良忠.多功能剧场的机械装置.艺术科技,2003,(3)：9-1311. 石泽林,王海林,李越秀.首都剧场用大幕机构的研制.起重运输机械,2001,(2),31-3512. 王钦普,吴占国.多功能移动舞台演出车的结构及功能装置.专用汽车,2006-04,15-1613. 张学礼,李蕾.流动舞台车功能及结构衍变的研究.山东交通学院学报,2007-03,15(l):91-9314. 盛卫平.流动舞台车开发的关键技术:硕士学位论文.湖南:湖南大学.200815. 雷正保.汽车覆盖件冲压成形 CAE 技术.长沙:国防科技大学出版

44、社,2003:1-2916. 侯炜.汽车车架的有限元动静响应分析:硕士学位论文.秦皇岛:燕山大学,200617. 杨井哲,邓兆祥,高书娜.基于灵敏度分析的白车身结构轻量化设计.现代制造工程,2011，2，9-1518. 王松.某商用客车车架有限元分析与架构优化:硕士学位论文.武汉:武汉科技大学.201219. 高卫民,王宏雁. 汽车结构分析有限元法.上海:同济大学.200020. 谢里阳.现代机械设计方法.北京:机械工业了出版社,200721. 陈德玲.YBL6100C43aH客车车架有限元分析与试验研究:硕士学位论文.南京:南京理工大学.200322. 赵峰.BJ3043E型自卸汽车车架静动

45、态有限元分析及结构改进D.硕士学位论文.2004,10.23. 朱伯芳.有限单元法原理与应用M.第二版中国水利水电出版社,1998.24. 胡于进,王璋奇.有限元分析及应用M.北京：清华大学出版社,2009,4.25. 余学进,D. Redekop.自适应有限元的应用和发展J.南昌航空工业学院学报,1998年第4期26. 薛海英.固井水泥车车架有限元分析:硕士学位论文.吉林：吉林大学.200727. 唐应时，李阳，何友朗自卸车车架的静动态计算分析专用汽车，2006.1，252828. 王松.某商用客车车架有限元分析与架构优化:硕士学位论文.武汉:武汉科技大学.2012致 谢到这里，我的毕业论文

46、已经完成了大半，在论文即将完成的此刻，我要衷心的感谢我的毕设导师周志革教授，老师，谢谢您！是您，用渊博的知识教导者我们；是您，用宽广的胸怀包容着我们；是您，用和蔼的态度鼓励着我们。如果没有您，我真的不敢相信我的论文会顺顺利利的完成。感谢老师的悉心教导，老师曾经耐心的为我们讲解UG的使用，做有限元分析时，耐心的教导我力的加载、约束的加载。同时为我们提供了大量的书籍和视频资料以帮助我们学习。从论文选题开始，您就为我们操劳着，为我们的论文一步一步的铺平道路。但您又是那么的严苛，这正是您做事一丝不苟的体现，我知道这是为了我们能更好的发展，请允许我再次表达内心的感激之情，由衷的说声：“老师，我们真的感谢您！”同时我还要在这里感谢那些为我论文的完成提供帮助的同学们，由于人数众多，就不一一感谢了，我还要感谢我的老师们，没有你们，我学不到这么多的知识，也就不可能完成这篇毕业论文，谢谢你们。我还要感谢一下我的母校，我们即将离开您的怀抱而独自去闯荡，我们不愿离开您，但我们却不得不离开，我们已经长大，今天我们以您为荣，他日您将以我们为傲。