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汽车的产生和发展极大地便利了人类的日常生活,改变了人民生活状态。货车运输更是对社会资源有效分配,扩大市场,促进国民经济发展起到了不可替代的作用。为了适应运输需求如路线选择、距离长短、时间及温度条件等综合因素影响,各类型货车及货箱的发展应运而生。本文研究对象为某企业新开发的宽体货箱,其特点是结构尺寸较大,尤其是其宽度达到箱体尺寸最大宽度2.5m,宽体货箱能够实现多装载货物,极大地降低了运输成本和减少了物流周期提高经济效益。本文研究内容为分析新型宽体动静态特性和关键部件性能,掌握其结构性能,指导优化设计。 首先,运用有限元法建模理论和软件建立新型宽体货箱有限元模型,对宽体货箱进行刚度分析,了解宽体货箱弯曲扭转变形情况,掌握其抗弯曲扭转变形能力和结构刚度性能。采用DHDAS静态信号测试系统对宽体货箱实物进行刚度测试,分析试验结果,验证宽体货箱模型的有效性和有限元刚度性能分析的可靠性。 其次,运用模态分析理论,对宽体货箱进行模态分析,获得宽体货箱自由模态前几阶固有频率值及其相应的振型图。利用DHDAS动态信号测试系统对货箱进行模态试验,采用频域法中最小二乘拟合法进行模态参数识别,得到货箱模态试验参数,分析比较有限元分析和试验测试二者数据结果,掌握了货箱一阶弯曲和扭转模态频率值及相应阵型、阻尼比,而且验证了有限元模型的准确性,避免货车产生共振现象,提高其NVH性能和使用寿命。 再次,分析宽体货箱关键部件性能,检验其是否符合使用要求。①对货箱栏板选定测点,采用有限元数值分析与实验相结合的方法,得到测点抗凹性能。②对绳钩进行静强度分析,掌握了最大承载能力。③对底板进行强度分析,保证使用要求。 最后,优化设计新型宽体货箱。对验证后的宽体货箱有限元有效模型进行灵敏度分析,建立优化模型,优化目标是宽体货箱最小质量,优化变量是货箱部件厚度。定义了刚度和质量综合影响程度的衡量优化指标,确定了尺寸优化的主要部件。经过优化,货箱质量降低了12.7％;弯曲刚度提高了6.05％,扭转刚度提高了1.3％。