随着我们经济的高速发展，全球化进程的不断加快，汽车是促进发展的一个重要工具。而有限元法已成为现代汽车设计的重要方法之一，它能够提高汽车产品的质量，降低汽车开发和生产制造成本，提高汽车产品在市场上的竞争力。平板车是一种常见的运输车辆，因其车架形状是平板型，因此经常用来运输板形、条形货物。平板运输车可以方便的装卸货物，并且具有承载能力大、可多台编组行驶等特点。因其可以实现全轮转向，可灵活的避让其他设备，故运动灵活、效率高，可以实现各种方向的行驶，并且可以原地旋转，安全性和可靠性很高，在经济发展过程中发挥了重要作用。被应用于各种不可拆卸的货物的短途运输，可以降低运输成本，提高工作效率。而车架是汽车的主要承载部位，其刚度和强度直接影响着整车的性能，因此在平板运输车的设计中，对车架进行有限元分析，对于提高整车的设计质量，降低制造成本有着重大意义。从而国内、外都在这方面有了许多研究。
一、国内研究概况
2010年宋玲和杨海设计了车架结构,确定了车架的尺寸参数,并进行了强度校核验算。建立了车架的三维模型,在Ansys中对车架进行了有限元静力分析,得到了其在特定载荷下的受力图及车架变形图,验证了结构计算的正确性[1]。2012年徐健全、苏建登和陈铭年应用Pro/E对平板式半挂车车架进行三维实体建模。对该模型进行简化处理、抽中面和修补后导入ANSYS。采用壳单元建立平板式半挂车车架的有限元模型,对车架进行静力分析和模态分析。结果表明,车架在弯曲和扭转工况下,刚度和强度满足要求，车架结构的低阶模态频率不在路面激励频带之内,不会产生共振现象[2]。2013年杨莹和张专元运用Pro/E软件对货车车架进行了三维实体建模,通过ANSYS Workbench软件建立其有限元模型,分析了货车车架在弯曲、扭转工况下的变形情况和应力分布情况,同时对车架进行强度校核及模态分析。结果表明:车架的强度和变形满足设计要求;其固有频率与路面的耦合而引起共振属于低频共振，车架的薄弱环节位于第二横梁和发动机后悬置梁之间。此外,为进一步结构优化奠定基础[3]。同年高耀东、李帅、孔祥刚利用ANSYS软件对某型号混凝土搅拌车副车架的静动态特性进行仿真分析,通过CATIA软件建立副车架三维实体模型,并导入ANSYS有限元分析软件进行静力学分析,得到副车架最大应力分布及变形情况后进行拓扑结构优化设计,提出副车架新结构并进行模态分析验证其动态性能,为该型号混凝土搅拌车副车架结构设计提供了一定的指导[4]。2014年李德明和薛韶烨为了进一步对车架进行优化设计,采用有限元方法对车架在四种不同工况下的静力特性进行了分析,找出了薄弱部位,求出了薄弱部位的最大应力值和产生的最大变形量，然后为了验证静力特性分析结果的正确性,采用实验的方法求出关键部位的实际应力值,与之对比,分析结果基本符合要求,为进一步对车架进行改进和优化提供了依据[5]。2015年赵俊鹏、姜大伟、高智、陈珉珉和宋国亚针对防喷修井设备专用运输车设计了副车架结构,分析副车架在不同工况下的应力分布以及集中部位。结果表明,副车架结构的强度、变形量满足要求[6]。2016年樊晓冬和杨世文针对一款自卸车车架重,载重能力差的问题,对其车架进行了多工况下的有限元分析和试验,并进行了轻量化.首先将三维模型导入HyperMesh中,依据不同工况建立了车架的有限元模型.计算了车架模态,并采用DHDAS动态信号采集分析系统得到了车架的模态参数,验证了仿真模型的准确性.提取自卸车的弯曲、扭转、制动、转向,0°和30°举升工况,对车架进行了强度分析.提出了车架的优化方案,并进行了强度、刚度校核.最终使车架自重降低了3.19%,扭转刚度提升了3.94%,为企业的后续设计提供了依据[7]。同年吴炜和李守成针对某型特种半挂车上装设备使用的特殊要求,借助有限元方法建立了该半挂车架的计算模型,研究了车架弯曲工况下的静态特性。通过应变电测试验与有限元分析结果对比,验证了有限元分析模型及分析方法的正确性,为模型进一步的改进和优化提供依据[8]。
二、国外研究概况
当前，国外各大汽车公司利用有限元软件进行车架结构静态分析、模拟分析的技术已非常成熟，其工作重心已转向瞬态响应分析、噪声分析、碰撞分析等领域。特别是随机激励响应分析备受青睐，主要是因为它可用来进行车辆的强度、刚度、振动舒适性和噪声等方面的分析。国外大型汽车公司经过近百年的汽车设计制造，在车架设计方面积累了丰富的实验数据和理论分析经验，形成了实用的结构设计数据库、设计改正记录和设计规范。目前应用于车架开发上比较成熟的方面有：刚度、强度分析（应用于整车、大小总成与零部件分析以实现轻量化设计），NVH分析（各种振动、噪声，包括摩擦噪声、风噪声等），机构运动分析等。建立在分析和试验基础上的各种优化方法为车架设计提供了多种实用的选择方案，使车架设计从经验设计到优化设计跨出了一大步。在关于优化算法方面的研究，国外将遗传算法引入到结构形状优化算法中并获得了良好的效果[9][10]。Arun Kumar,Jeff Hopkins,Michael White对车架结构性能作了试验，并将有限元分析的结果与试验进行比较，从而进行优化处理[11]。Helmut Dannbauer,Christian Gaier,Klaus Hofwimmer研究了有限壳单元的质量和尺寸对疲劳结果的影响，并对车架进行了轻量化处理[12]。
以上国内外对车架性能的研究都为我们的分析提供了宝贵的经验。
参考文献
[1]宋玲，杨海.平板车车架设计与有限元分析[J].企业技术开发.2010,29（3）：25-29.
[2] 徐建全，苏建登，陈铭年.平板式半挂车车架的有限元分析 [J].福建工程学院学报.2012,10（1）：45-49.
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