HyperMesh重载车辆车架结构仿真及优化(3)
为了使计算更加符合使用工况，一般将悬架与车架一起考虑进行静力有限元分析。这样，就可以把路面的影响直接作为工况进行处理，给车架结构乃至整车的有限元分析带来方便[5]。
汽车车架结构的载荷直接影响着车架结构性能，在进行静力有限元分析时，一般将车架结构上的各个总成处理成各总成在车架上相应位置的集中载荷，如果是货车，货物则处理成分布载荷，车架重力一般忽略不计[6]。
根据汽车实际行驶工况，一般分四种工况对汽车车架结构进行静力有限元分析，即车架结构的弯曲分析工况、扭转分析工况、紧急制动分析工况和紧急转弯分析工况，根据实际需要可以选择不同的工况进行相应的约束。
在进行汽车车架结构静力有限元分析后，一般根据汽车车架结构强度和刚度分析的需要，采用后处理软件对计算结果进行可视化处理，计算出应力最大的危险点以及变形最大的点，以此评价汽车车架结构的静力性能。
(2) 模态分析
现代汽车具有向轻量化与高速化发展的趋势，使得汽车结构的振动与噪声问题变得日益突出。汽车车架结构作为汽车的承载体，在外部激励作用下产生的弯曲、扭转振动不但造成车架结构的疲劳损伤，而且还影响车辆的舒适性和行驶平顺性。
通过模态分析，可以得出车架结构的固有频率以及固有振型，不仅对于防止汽车发生共振等情况具有指导作用，而且模态性能也是车架结构动力响应分析的基础。
(3)动力响应分析
动力响应分析是研究车架结构在已知的外界激励作用下的动力响应对车架性能的影响。目前由于车架结构的阻尼矩阵很难确定以及路面激励在有限元软件的形成没有成熟的方法等问题，国内外对车架结构的响应分析的相关研究也比较少。当然，随着汽车技术的不断发展，动力响应分析将成为车架有限元分析未来的研究趋势。
(4) 优化分析
在车架的设计中，人们总是希望在满足强度、刚度要求的条件下，尽量使车架的质量最小。因此，设计出质量小而各方面性能又能达到要求的车架是一项重要的工作，这就对车架的结构优化提出了新的要求。
传统的车架设计是在确定车架型式后通过类比进行经验设计后验算其强度和刚度，这种方法精度低，而且这种设计出来的车架除个别构件应力水平较高外，大多数构件应力水平比较低，强度有富余，且各个构件应力水平相差大很不均匀。因此，应该将车架设计从类比转移到结构优化上来[7]。
目前对于汽车车架结构优化设计主要包括：
(1) 结构元件参数的优化，通过建立车架结构元件参数的优化设计数学模型，利用有限元法进行车架结构元件参数的优化设计。
(2) 考虑车架整体布局进行优化设计，主要是在车架结构布局已经确定的情况下进行的车架结构优化设计，优化能产生的效果也限制在布局之内。
1.2.3 有限元法在车架结构分析中存在的问题
（1）采用板壳单元建立的车架有限元模型板壳之间的铆钉及螺栓连接的模拟形式对于汽车车架结构的分析结果有较大的影响，如何建立这种连接方式是一个值得探讨的问题。
（2）采用适当的有限元模型，对汽车车架结构进行静力分析和模态分析正在成为一种常用的分析手段，但对汽车车架结构进行有限元动力响应分析的研究目前还很不成熟。
（3）轻量化要求已经成为现代汽车设计追求的目标之一。设计既满足性能要求质量又小的车架为车架的优化设计提供了舞台，如何搞好车架结构的优化设计成为车架设计急需解决的问题。
（4）近些年来，大多数国内汽车厂家已花巨资购买了各种与有限元分析相关的商业化软件。这些软件功能完备，精度高，以及通用性和可靠性好，如何学习、消化与吸收花巨资引进的软件，为我所用，是实际工作必须面对的问题，对于汽车车架结构有限元分析更是如此。