本文撰写了赛车车架的选材、设计、优化这三大过程，设计部分涵括以下四点：结构的设计、各工况的静力学分析、车架轻量化分析及车架模态分析[4]。车架的静力学分析和轻量化优化运用 ANSYS 有限原软件模拟完成，主要工作有静态载荷、翻车工况、赛道行驶工况和车架扭转刚度分析。车架材料选择及加工方法也有比对和择优选择，本文为今后车架设计打下了基础。

本文所研究的内容

本文主要根据大赛规则对第二代赛车车架进行设计，设计过程结合人机工程、赛事规则以及总体布置进行。通过ANSYS 分析赛车在各工况下的强度和刚度，通过有限元云图找到车架可优化加强的地方，从而进行结构修改，确保车架符合设计目标，然后对车架进行轻量化设计，去除不必要的结构部件，以减轻车架重量。最后进行模态分析，找出车架的固有频率和发动机的振动频率，避免共振出现。通过优化得到最终车架方案。

本文是根据中国大学生方程式汽车大赛规则的要求进行赛车车架设计，通过Catia进行3D建模后直接导入有限元软件进行分析。由于车架的强度和刚度是衡量安全性的指标，所以根据实际工况对车架进行弯曲、扭转和组合工况的静力学分析，再通过模态分析得到车架的固有频率，根据分析结果进行优化，使车架在兼具轻量化和安全性的情况下，不会与其他部件发生共振。

具体的来说，本文主要做了以下工作：

(1)整理出赛规对车架部分的要求，先手绘车架主环和前环以及侧边的结构，确认大题方案后用Catia进行模型的搭建。

(2)将三维实体模型导入到Ansys软件中，根据车架的实际工况进行静力学分析，得到相应工况下的参数和云图，并通过实验进行准确性的考究。

(3)根据分析结果得到相对薄弱或过剩的结构，基于原车架的应力及位移分析结果， 对原车架进行了升级，主要是修改钢管的壁厚及调整车架长宽等措施，使赛车车架达到一个理想的扭转刚度及轻量化效果。

(4)通过优化得到新的结构并进行模态分析，得到车架的前10阶模态参数，确定车架与发动机等部件均无共振现象。