meta分析开题报告范文(开题报告范文样本)

本文是分析开放报告、空气过滤器、OptiStruct和车辆模型的示例。

在某车型空气滤清器装置的设计开发过程中，利用CATIA建立了装置的几何模型，利用HyperWorks平台的有限元预处理软件HyperMesh建立了装置的有限元模型。基于有限元模型，利用OptiStruct求解器对空气过滤装置的模态和冲击强度进行了分析，验证了设计方案的合理性。

一、导言

空气滤清器及其支架作为汽车动力系统的主要部件之一，与增压器等部件相连，受到发动机不同工作转速的激励载荷。如果支架在激振力频域中的某些固有频率一致或相近，则会发生共振，导致支架局部区域的共振载荷较大。一方面，会产生较大的噪声和噪声噪声；会受到影响。另一方面，当载荷增加时，会出现局部应力集中，零件和系统的可靠性将大大降低。

此外，当车辆加速、减速、转弯、上下振动等时，空气滤清器也会移动。因此，空气滤清器支架的强度必须满足要求，以确保空气滤清器为车辆和发动机的正常运行提供正常的空气。

本文利用HyperMesh建立了整个空气滤清器和支架的有限元模型，并利用OptiStruct求解器对系统进行了模态分析。通过材料线性分析研究支架的静强度，并根据分析结果确定设计方案的可靠性和合理性。

二。空气滤清器支架有限元模型的建立

1.几何模型的建立

在建立有限元模型之前，必须首先确定空气滤清器支架的三维几何模型。几何模型是建立CAE有限元模型的基础。根据设计布局空间、功能和气动性能的要求，在CATIA中建立了如图1所示的几何模型。几何模型生成后，为了建立有限元模型，需要将模型从CATIA导出为stp格式。

2.有限元模型的建立

对于空气过滤装置，采用主流的CAE预处理软件HyperMesh进行网格划分。在啮合过程中，根据部件的几何特性，空气滤清器的前后支架⑤和⑦采用壳体单元，单元类型为CTRIA3和CQUAD4，网格尺寸设置为2mm。用于脏空气管道的四面体单元，空气过滤器的上盖和底座，单元类型CTETRA，单元尺寸2mm；波纹管和进气软件由弹簧元件代替，元件类型为CELAS1。最终的有限元模型共有2027787个节点和1699291个单元。空气过滤装置的有限元模型和部分细节如图2和3所示。

3.空气过滤装置的模态分析

1.模态理论

所谓模态是指物体的固有频率和模态形状。模态是动态设计中的一个重要参数，也是谐波响应分析和频谱分析的起点。模态分析是研究结构动态特性的方法，是系统辨识方法在工程振动领域的应用，是结构动态设计和设备故障诊断的重要方法。

当用有限元法求解结构的动力特性时，结构的动力方程为:

2.受约束的边界条件

刚性杆元素)RBE2被添加到模型中以定义刚性连接。如图4所示，在空气过滤器装置的安装孔处增加了总共8个用于固定约束的RBE2，它们是三角形的，分别位于空气过滤器支架和前脏空气导管的安装位置，限制了安装孔的1-6个自由度。

3.负载边界条件

在HyperMesh中建立模态分析时，模态数设置为0 ~ 30，频率范围设置为0 ~ 800 Hz。对于这种车型，从工程应用的角度来看，这种设置就足够了。

4.材料设置

在空气过滤装置中，参照图1，材料⑤和⑦是碳钢s185，材料①、③和④是塑料pptd20，材料②和⑥是橡胶EPDM。计算中使用的材料特性如表1所示。

5.模态分析

前一个模型建立后，提交给优化结构求解器求解

发动机转速决定了发动机的激励频率。根据发动机激励频率的计算公式，计算发动机怠速工况和正常行驶工况下的激励频率，分析发动机的主要振动频率范围。由于这种类型的车辆是一种新能源汽车，具有更大的续航里程，因此发动机是一种续航里程延长器，它不参与整车的驾驶，而仅用于发电和为电池供电。增程器的常见运行速度为1500转/分、2500转/分和4000转/分。

发动机的激励频率等于(发动机转速×发动机气缸数× 2)、( 60 ×发动机冲程数)。这种车型的匹配发动机是三缸发动机。通过计算，发动机在一般工况下的激励频率可分别为37.5赫兹、62.5赫兹和100赫兹。

从分析数据来看，当发动机转速为2500转/分和4000转/分时，它接近空气过滤装置的第三和第八模态频率，并且在该间隔中在某一频率处可能发生共振。因此，需要进一步优化以防止共振。

四、空气过滤装置的冲击强度分析

1.力学理论

力学分析是结构有限元分析的基础和主要内容，具有非常重要的现实意义。机械分析计算固定载荷下的结构响应，不考虑惯性和阻尼的影响。通过受力分析，可以检查结构的强度和刚度是否满足设计要求。

线性力结构分析用于分析结构在给定力载荷下的响应。一般来说，人们更关注结构位移、约束反力、应力和应变等参数。动态方程是:

在分析过程中，应满足以下假设:[K]矩阵必须是连续的，相应的材料必须满足线弹性和小变形理论。{F}矩阵是力载荷，同时，它不考虑载荷随时间的变化，也不考虑惯性(质量、阻尼等)的影响。)。

2.冲击强度分析

在车辆行驶过程中，空气滤清器装置的典型工作条件是制动、转弯和碰撞。空气过滤装置的冲击加速度可以通过空气过滤装置的动态分析或实验测试来计算或测试。表3显示了在三种工作条件下作用在某一车型的空气滤清器装置上的冲击加速度。表3中的工作条件和加速度来自车辆制造商对空气过滤装置的实验测试。

当空气过滤器装置受到冲击载荷时，因为空气过滤器支架是金属部件并且固定在车身上，所以损坏空气过滤器支架的风险最大。因此，在冲击分析中，本文主要研究空气过滤装置的前后支架。

图6-8是空气过滤器前支架在三种工况下的应力云图。从计算分析结果来看，车辆制动工况下的最大应力为17.3MPa，最大应力出现在固定波纹管的螺栓附近。转弯工况下，最大应力为7.4兆帕，最大应力位置为图中所示支架的弯曲位置，颠簸工况下最大应力为23.2兆帕，与制动工况类似。出现在固定风箱的螺栓附近。三种工况下波纹管的最大应力不超过其材料屈服强度的185兆帕，整体满足设计要求。图9-11是空气过滤器后支架在三种工况下的应力云图。

根据计算分析结果，车辆制动工况下的最大应力为9.9兆帕，最大应力出现在固定车体的螺栓附近，转弯工况下的最大应力为4.1兆帕，最大应力位置如图所示在支架的弯曲处，碰撞工况下的最大应力为37.2兆帕，位置与制动工况相似，出现在固定车体的螺栓附近。在这三种条件下，最大应力不超过其材料的屈服强度185兆帕，满足总体设计要求。

五.结论

本文以某车型的空气滤清器装置为研究对象，利用CATIA建立空气滤清器装置的几何模型，利用HyperMesh建立装置的有限元模型。在t