基于有限元法的某汽车电器可靠性试验台结构设计研究

论文摘要

汽车电器性能的好坏对整车安全性、可靠性起着至关重要的作用,因此对汽车电器系统的可靠性寿命试验显得至关重要。而夹具作为振动试验中一个重要组成部分,在试验中发挥了极为重要的作用。夹具的设计、制造、安装的合理与否直接关系到可靠性试验的效果,对试验准确性的影响是试验设备及其仪器精度所难以调整或弥补的。为了使整个振动系统能够有效的工作,有必要对振动夹具的设计进行优化与相关有限元分析,以获得良好的振动特性。本文在总结国内外夹具与结构优化设计最新研究成果的基础上,针对本项目的设计要求,考虑了汽车电器系统的整体布局,构建了试验台夹具系统的初始结构模型,建立以结构重量、频率响应为优化设计目标的结构优化模型,先以拓扑优化的方式得出了最初的结构构型,然后对结构中的各个部件进行了灵敏度分析,并在此分析的基础上,对结构进行尺寸优化设计,从而获得了最佳的结构模型。本文完成了试验台夹具系统整个设计过程,建立了结构选型,概念设计,尺寸优化,缺陷补救的试验台夹具结构设计流程;设计出工程图纸,制造出可用于工程的夹具系统并已投入使用。本试验台夹具系统的设计涉及领域广,融合了多门学科的知识。其成功开发对汽车电器可靠性试验具有重要的意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源、研究目的与意义
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 振动试验及振动夹具的研究概况
• 1.2.2 结构优化设计的发展状况
• 1.3 论文的主要内容和结构安排
• 第二章 汽车电器可靠性试验台工作原理
• 2.1 汽车电器可靠性试验台概述
• 2.2 试验台振动机械系统设计要求
• 2.3 本章小结
• 第三章 试验台振动系统的结构设计与试验设计
• 3.1 振动系统的简化力学模型
• 3.2 振动系统参数核算
• 3.3 振动夹具设计要求
• 3.4 振动夹具设计流程
• 3.4.1 设计计算
• 3.4.2 材料选择
• 3.4.3 加工工艺选择
• 3.4.4 结构选型
• 3.4.5 夹具系统边界条件的工程实现
• 3.4.6 夹具系统的基频与预期响应预估
• 3.5 设计缺陷控制
• 3.5.1 重心调整
• 3.5.2 基于多点控制的振动试验控制技术应用
• 3.6 夹具动态特性测试试验设计
• 3.6.1 夹具对试验准确性影响的理论分析
• 3.6.2 夹具动态特性与频响测试试验设计
• 3.7 本章小节
• 第四章 结构优化方法在试验台夹具设计中的应用
• 4.1 结构优化设计概述
• 4.2 拓扑优化设计概述
• 4.3 几种常用结构拓扑优化方法
• 4.4 基于变密度法的结构拓扑优化
• 4.4.1 变密度法的材料插值模型
• 4.4.2 中间密度惩罚
• 4.4.3 Optistruct的优化算法
• 4.4.4 拓扑优化设计在夹具设计中的应用
• 4.5 试验台夹具系统的尺寸优化设计
• 4.5.1 灵敏度分析
• 4.5.2 夹具的尺寸优化设计（以其中的一个夹具设计为例）
• 4.5.3 承载平台的尺寸优化设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 试验台振动夹具系统建模与有限元分析
• 5.1 基于 UG三维 CAD软件系统建模
• 5.1.1 UG软件概述
• 5.1.2 试验台振动系统结构在 UG中的实现
• 5.2 试验台振动夹具系统的有限元分析
• 5.2.1 有限元方法与分析的基本原理与理论
• 5.2.2 有限元软件 Hyperworks介绍
• 5.2.3 试验台振动夹具系统的静力学分析
• 5.2.4 试验台振动夹具系统的动力学分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结语
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文