1.研究目的及意义

汽车车架是汽车整体最重要的部分之一，承受着来自装载和道路的各种复杂激励，同时汽车上发动机、底盘等许多重要总成部件都是以车架为载体，其力学承载性能尤为重要，良好的力学承载性能更是车辆性能与行驶安全性的重要保证。因此，车架的设计以及其力学承载能力分析对于汽车的总体设计和实用性便显得尤为重要。传统的设计方法多是依靠设计人员经验或借鉴现有的设计方案进行保守设计，导致设计出的车身结构浪费材料，且难以达到设计性能要求。

本课题在已有车架基础上，进行车架的逆向工程设计，建立车架的3D模型，采用有限元法对车架进行仿真分析，能正确地模拟车架受力状态，可对车架的静强度、刚度等进行较为准确的分析，达到对车架进行优化及轻量化的目的^[1]。

2.国内外研究现状

世界上的第一辆汽车诞生于1886年，在经过130多年的发展之后，汽车现在成为最为普遍的交通运输工具，在客运和货运方面发挥着越来越重要的作用。随着汽车的普及发展，汽车的结构设计和行驶安全性也日益受到关注，汽车安全性关系到人们的财产和生命安全，因此人们对汽车的安全性这类重要指标的要求也越来越高。

在汽车众多复杂的结构中，车架作为整车的基体，起着支撑连接汽车中的各零部件，并承受来自车内外的各种载荷。因此，车架的设计以及其力学承载能力分析对于汽车的总体设计和实用性便显得尤为重要。最初汽车的发展，汽车的结构分析取决于经验判断和试验仿真。那么现有的分析工具只能用来计算各种零部件和材料的强度。随着计算机工业和汽车工业的疾速发展，适当的数值计算方法和计算机技术普遍地应用于汽车工业大型复杂工程问题，以求得满足工程需要的数值解。其中用来结构分析的有限元法是近三十年发展起来的新技术方法，可以解决许多传统方法无法克服的难题，为企业带来可观的经济效益和社会效益^[2] 。

2.1国外研究现状

随着计算机科学技术的发展，计算机的数据处理功能越来越强大，计算机仿真的运用也越来越普遍。有限元法作为重要的数值计算方法，被广泛应用于汽车设计中，用来对汽车结构进行一系列仿真、分析。

我国的汽车工业发展起步比较晚，在初期相对落后于国外，汽车的设计开发也比国外晚。有限元法是由外国专家在二十世纪五十年代首次提出的，并且也是最早将有限元法应用于汽车产品的开发设计中。关于汽车车架的有限元研究始于二十世纪六十年代，获得了丰富的经验和成果^[3]。经过十年的发展，伴随着计算机程序的开发设计和软件的开发，使得不仅可以对汽车进行静态强度分析^[4]，还可以对其进行动态方面的分析，这也促使工程设计人员更多地对动态方面运用有限元法进行研究。在同一时期，运用有限元法进行动态方面研究取得了很多成果，比如：Krawczuk 等人对货车车架建立了全板壳单元有限元模型，在其基础上进行了比较全面的动态特性研究^[5]，Hadad.H 等人在利用车架有限元模态分析结果，对车架设计方案进行了修正及优化^[6]。