FSAE赛车车架结构动态特性分析与优化设计.pdf

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作者签字:
年月日
摘要
摘要

赛车车架不仅承受着来自赛道的各种复杂载荷,也是其他总成部件的安装基础,
其结构对于赛车的安全性、动力性、操纵稳定性等有着很大的影响。赛车车架应具有
足够的刚度、强度以保证其装配和使用要求,还应具有合理的动态特性以控制振动和
噪声,同时车架结构尽可能轻巧,以提高赛车的动力性。因此车架结构的优化设计是
赛车总体设计中非常关键的环节。
论文采用理论分析与试验测试相结合的方法,以有限元分析软件 HyperWorks、
LS-DYNA 作为理论计算工具,用 DASP 振动模态测试分析系统和 e-DAQ 应力测试
数据采集系统为试验测试工具,对方程式赛车车架进行了比较全面的静、动态力学特
性分析,完成了赛车车架结构的优化设计。
论文主要工作:首先,建立了车架结构的有限元模型,对车架进行了有限元模态
分析、强度和刚度特性分析,并通过模态测试分析验证了赛车车架有限元分析模型的
正确性,通过理论计算和实际测试掌握了车架的应力分布特点,发现了车架设计的不
足之处。其次,建立了赛车整车的 40%偏置碰撞模型,使用 LS-DYNA 软件对赛车整
车进行了正面偏置碰撞仿真分析,掌握了整车变形、加速度及吸能情况,碰撞分析结
果表明赛车的安全保护性较差,座椅处的安全保护装置需要加强。最后,对车架进行
了基于刚度和模态灵敏度分析的结构优化设计,使车架重量减轻了 。
论文成果已经应用到第三代赛车车架的结构设计中,指导了新一代赛车的设计,
对提高方程式赛车的设计制造水平具有重要的实际意义。

关键词:FSAE 赛车;模态分析;强度分析;40%ODB 碰撞;结构优化




I
ABSTRACT
ABSTRACT
The FSAE car frame, being the installation platform of other assembly parts, suffers
plex loads from the racing track. Its structure affects safety, power, handling and
stability of the vehicle. Sufficient stiffness and strength are necessary for the frame to
satisfy the assembly and other requirements. Reasonable dynamic performance is helpful
to controlling vibration and noise. In addition, the frame structure should be as lightweight
as possible to improve power. Therefore, the optimal design of the frame is very important.
In this paper, comprehensive static and dynamic performances of the frame were