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汽車作為交通運(yùn)輸工具之一，發(fā)揮著非常重要的作用。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車工業(yè)得到了飛速發(fā)展，因此要求提供更多更好的結(jié)構(gòu)輕、性能好、質(zhì)量高、用途廣、安全可靠的汽車。汽車車架作為汽車總成的一部分，承受著來自道路及各種復(fù)雜載荷的作用，而且汽車上許多重要總成件都是以車架為載體，因而，車架的強(qiáng)度分析和剛度分析在汽車總體設(shè)計中顯得非常重要。
載貨汽車車架受力復(fù)雜，以往設(shè)計時大多采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行驗(yàn)算，不能準(zhǔn)確地計算出車架各個部件的應(yīng)力和變形，而以樣車進(jìn)行試驗(yàn)并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行修正成本較高。本研究以某8ｔ載貨汽車為例，采用ANSYS軟件對車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析計算，得到車架結(jié)構(gòu)應(yīng)力和位移，為車架設(shè)計提供理論依據(jù)，具有較高的理論意義與應(yīng)用價值。
以某8ｔ載貨汽車的車架為例進(jìn)行分析，該車為邊梁式車架，其各項參數(shù)如表所示。邊界條件的處理是非常重要的，如果邊界條件不符合實(shí)際情況或與實(shí)際情況相差太大，會產(chǎn)生很大的計算誤差，甚至使計算失敗。任何結(jié)構(gòu)都必須考慮足夠的邊界約束，否則會產(chǎn)生剛體位移。車架鋼板彈簧座處每個節(jié)點(diǎn)的3個自由度，其垂直位移均被約束掉，其余兩個自由度不予約束。在計算中，為了求出節(jié)點(diǎn)位移，消除總剛度矩陣的奇異性，選取兩處鋼板彈簧座處節(jié)點(diǎn)分別進(jìn)行水平X，Z軸方向約束，消除車架的剛體位移，就可以求出變形引起的節(jié)點(diǎn)位移，此時，車架內(nèi)的應(yīng)力不受影響。
車架載荷按作用形式可分為靜載荷和動載荷。
汽車靜止時，車架只承受鋼板彈簧以上部分的載荷。它由車身和車架的自身質(zhì)量、車架上各總成與附屬件質(zhì)量及有效載荷組成，其總稱為靜載荷。
對于某8ｔ載貨汽車車架靜載荷的分布按照部件的安裝位置和其質(zhì)量的大小進(jìn)行處理，車身質(zhì)量和載荷按照集中載荷在其支架上進(jìn)行平均分配，發(fā)動機(jī)質(zhì)量按其支承位置進(jìn)行分配，并按集中載荷處汽車在實(shí)際行駛過程中，車架主要受動載荷的作用。而動載荷的大小主要是通過動載系數(shù)衡量。動載系數(shù)取決于3個因素：道路條件、汽車行駛狀況(如車速)和汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)(如懸架彈性元件的剛度、車輪剛度等)。
定義了約束和載荷后，對車架劃分有限元單元，建立車架有限元模型。在車架有限元分析中根據(jù)不同的計算目的，可選用不同的計算模型。常用的計算模型有梁單元模型、板單元模型、體單元模型等。梁單元模型的優(yōu)點(diǎn)是建模工作量相對較少，縮短了計算時間，同時在動態(tài)分析時精度較好，但應(yīng)力的計算結(jié)果比板單元的精度差，連接的處理也需要大量的經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)作參考。板單元描述模型比較詳細(xì)，因而精度相對較好一些。而體單元建模時非常直觀，精度比梁單元和板單元都要高，因此效果很好。
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