1. 研究目的与意义（文献综述）

选题背景及意义

随着我国农村经济的快速发展，货车以其载货能力、性价比、通过性等方面的优势在农村地区保有量很高。作为广泛使用的运输工具，货车的强度和运输过程中的合理使用是至关重要的。据调查货车运输中存在以下不足：一是经济利益催生下的超载现象；二是农村地区恶劣的行驶条件使得货车事故率偏高^[1]。车架作为货车重要的承载件和吸能件，发生事故时车架决定了事故程度。除此之外，车架支撑着汽车上所有的部件：发动机、驾驶室、转向系统、传动系统、和货物的质量。货车行驶过程中上述部件的振动产生的激励对车架安全影响极大。因此，在货车的车架设计过程中，强度和模态特性满足设计要求至关重要。

随着世界经济的飞速发展，石油消费带来的环境问题也越来越突出。我国目前汽车行业对石油的消费量已经超过石油消费总量的三分之一^[2]，由此造成的环境污染比重也是三分之一。现实中车辆的不合理使用如超载更是加重了资源浪费和环境污染。针对货车超载问题，我国出台相关政策极力管制，超载问题得到一定程度的控制。在整车满载质量不变的情况下通过减少车重来增加载货质量的设计理念成为载货车辆的发展方向。这一方向后来成为整个工业发展上的大趋势——轻量化，汽车轻量化不仅能够提高燃油经济性还能减少对环境的污染^[3]。强度不再作为载货车车架设计的唯一考虑因素，轻量化开始登上历史舞台。大部分载货车在轻量化提出之前车架性能都是远远溢出车辆的使用需求。轻量化提出之后，各大汽车公司开始重新设计旗下的载货车车架，卡车车架改变尤为明显。部分企业将之前采用的双层纵梁车架改为单层车架并进行一些局部优化，实现了轻量化^[4]。部分企业在车架优化设计后采用新型材料制造车架，实现轻量化。碳纤维复合材料是其中最具代表性的新型材料。发展之初，碳纤维复合材料以其轻质、高强的优点被应用于航空等多个领域，但在汽车行业的应用并不广泛。一方面是由于其制备难，另一方面是成本价格高的原因^[5]。卡车车架因为几何结构简单，所以可以使用碳纤维复合材料来制造^[6]。碳纤维复合材料可使得卡车车架的质量大幅下降，极大实现车架的轻量化。

研究目的

本文通过有限元分析软件abaqus对某车架模型进行动静态应力应变分析和模态特性分析，了解有限元分析的操作流程和分析方法，掌握有限元软件abaqus的使用方法。对比使用钢材和碳纤维复合材料制造的车架在相同承载和工况下的强度和频率，认识碳纤维复合材料在车架上的应用优势，结合碳纤维复合材料制备技术的发展分析碳纤维复合材料在汽车领域的应用前景。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容

1. 卡车车架结构简化及三维模型建立。忽略部分对变形和应力影响小的非承载件，工艺辅助件：舍弃较小的细节特征：过度截面简化^[4]。设计基本尺寸使用catia建立模型。

2. 分别选择车架材料为钢和碳纤维复合材料，使用abaqus在相同工况下进行动静态强度分析和模态分析。本文选择四种工况进行强度分析，主要针对弯曲和扭转进行分析，得出车架应力分布云图。

3. 判断两种材料在四种工况下的应力大小是否满足材料极限，分析比较两种材料在相同工况下的应力大小和应力分布。分析结果得出碳纤维复合材料相对钢材在材料强度和轻量化上的优势。

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   3. 研究计划与安排

   周 次【2018】	工 作 内 容
   毕业实习周 （1.2--1.14）	赴校外实习、搜集设计资料，并提交实习日记、实习报告。
   毕业设计预备周 （2017.12.8-2018.1.22）	确定指导教师人选，对未选好导师的学生进行调剂分配。确定选题志愿、校内搜集资料、消化资料。
   1--2 （2.26--3.9）	学生提交文献检索摘要。撰写开题报告。并完成网上提交开题报告。整理论文提纲、设计概要。
   3--4 （3.12--3.23）	进行外文翻译，并提交外文翻译译文。
   5--6（3.26--4.6）	绘图，撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）。
   7--8（4.9--4.20）	撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类），绘图。
   9--11（4.23--5.11）	完成绘图，并完成网上提交毕业设计说明书
   12（5.14--5.18）	学生书面提交毕业设计说明书、图纸或论文，并打印成册。并书面提交答辩申请，并作答辩准备；
   13--14（5.21--6.1）	教师审阅毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）和（图纸），审查确定学生答辩资格并予以公示。
   15（6.4--6.8）	毕业设计答辩。
   备注：	此表是拟定时间。如有变化，以实际为准。

   4. 参考文献（12篇以上）

   4、参考文献

   1. 谢军海,张雪坤,张峰伟,宋学峰,张涛. 基于abaqus的低速货车车架动强度碰撞分析[a].农业装备与车辆工程,2016,54(8):17-21

   2. 罗云峰.基于刚度和模态的重型卡车车架轻量化设计[d].硕士学位论文,湖南大学,2013

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