摩托车车架是摩托车主要的承载部件,其强度和疲劳寿命对摩托车整车来说至关重要。不论是仿制还是自主开发新型车架的传统方法,一般是先进行结构功能设计,再试制样机,然后进行样机的静强度试验、模态试验和动态响应试验,检验车架的静动态特性,如不能达到设计要求,需重新更改设计、试制样机和试验,如此循环往复,直到车架满足设计要求为止。这一过程周期长,耗费大量的人力、物力和财力。随着计算机软硬件技术的发展,虚拟试验技术应运而生。虚拟试验就是在计算机系统中采用软件代替部分硬件或全部硬件来建立各种虚拟的试验环境,使试验者可以如同在真实的环境中一样完成各种预定的试验项目,使所取得的试验效果接近或等价于在真实环境中所取得的效果。 本文以某型摩托车车架为研究对象,将先进的虚拟试验技术应用于车架新产品的研发过程,即用计算机虚拟试验技术代替车架的物理样机试验,快速提供车架的静动态特性。首先在MSC.Patran/nastran有限元软件中建立车架的静强度、模态和动态响应分析的有限元模型,进行静力、模态和瞬态响应分析,即虚拟试验。然后做车架的静强度、模态和动态响应试验,比较虚拟试验结果与物理样机试验结果,改进有限元的模型,最终得到能够反映实际的修正模型,利用修正模型进行虚拟试验的结果与物理样机试验结果接近,实现了用车架的计算机虚拟试验取代车架的物理样机试验,从而为缩短研发周期、节省样机制造和物理试验的费用提供了手段。 本文虚拟试验结果说明此款车架的动静强度是足够的,但固有频率需要提高以避免和发动机产生共振,这与物理样机试验的结果等价。通过本文的研究,作者掌握了摩托车车架虚拟试验技术,为今后开发新型车架所进行的虚拟试验打下了良好的基础。