本文将基于ANSYS建立车架结构的实体单元模型，对汽车车架结构进行静力和动力分析的研究以及对车架进行尺寸优化设计的研究。首先，对ANSYS进行了简要的介绍，为车架结构进行有限元分析做好准备工作；其次，以CA1040轻型货车车架结构为研究对象，利用ANSYS建立了车架结构实体单元模型，对车架结构的静、动态特性进行深入研究，对车架进行性能分析评价，最后以车架纵梁截面尺寸作为设计变量，以车架总体积为设计目标，运用ANSYS优化模块对车架结构的尺寸优化设计进行有益的尝试。

为了保证其设计的精确性和缩短设计周期，基于有限元分析，研究它的静、动态力学特性，对其结构进行优化设计，是非常重要和必须的。

①运用ANSYS对车架结构的静态进行了分析研究，并对分析过程步骤进行了规范化。通过分析，掌握了车架结构的特性，对车架结构进行了评价。车架有限元分析结果表明车架在满载弯曲工况和满载扭转工况下，最大应力发生在发动机后悬架与第四纵梁附近。并且在给定动载系数情况下，最大应力值未超过许用应力值。根据强度评价参数，车架的结构强度符合要求。同时对分析过程的规范化缩短了车架结构有限元分析的时间，提高了工作效率。

②运用ANSYS对车架的模态进行了分析研究，并对这一分析过程步骤进行了规范化，得出了车架前十阶模态频率，并且与汽车发动机CA488和汽车行驶路面的频率进行了比较，得出结论，车架的前低阶频率小于发动机怠速运转时的频率，并且小于汽车正常行驶时的频率，因此，不会产生共振，车架符合设计要求。

③对车架结构纵梁进行了优化，探讨并建立了基于实体单元的车架结构纵梁优化模型，对设计参数的优化问题进行了初步的探讨，并对以后ANSYS的运用进行了铺垫。通过优化，使得车架右纵梁的体积从0.42560E+07下降到0.29438E+07，减少30％左右，优化效果显著。

设计的主要内容：

（1）研究汽车车架的组成、结构与设计；

（2）建立有限元计算模型；

（3）研究汽车车架的载荷；

（4）加载进行静、动态分析；

（5）对汽车车架的结构参数进行优化设计。

拟解决的主要问题：

ANSYS分析主要步骤：

（1）运用ANSYS进行有限元静、动态分析，重点进行强度分析。

（2）应用ANSYS的参数化语言实现汽车车架参数的优化设计。