1、国外研究现状

国外在有限元分析这一块，不管是软件还是技术都处于领先水平，科研实力有目共睹。目前国外对车架的研究取得了不错的成就，拥有许多先进的技术。K.Rajasekar等人对重载车辆车架进行研究，该研究基于截面模量，通过运用遗传算法，优化车架结构。不同于普通的车架，优化时截面形状是变化的。在长度、高度、厚度沿车架长度方向的几个应力特别大的位置进行了截面参数的优化，使得优化后的车架所受到的峰值应力和位移都有了显著减少[2]。在不增加过多材料的情况下，最大限度地实现了应力的合理分布。并且由于构件数少、永久性焊接，这些都大大减少了车架失效的可能性，并使之适合大批量生产。M. Ravi Chandra等人以TATA 2015EX的现有重载车辆底盘尺寸进行建模分析，车架由复合材料组成，包括了碳纤维/环氧树脂、无碱玻璃/环氧树脂、高强度玻璃纤维/环氧树脂，考虑了C型、I型和箱型三种不同的横截面形状。经过ANSYS分析得出结论，碳纤维/环氧树脂材料的I型截面车架具有最优越的强度和刚度，并且重量比常规的钢制车架更轻[3]。这项研究充分说明了复合材料在车架可靠性提高和轻量化方面有着广阔的应用前景。同样的，DN Chaudhari等人以使用了BSK 46钢所造车架的AMW 2523 TP卡车为基础，利用Creo Parametric和ANSYS对C型、I型和箱型三种不同的横截面的车架进行建模分析，得出结论箱形截面车架比C型和I型截面车架具有更高的强度，受到载荷时的变形更小[4]。Ghazaly N M使用ABAQUS，ANSYS，NASTRAN和HYPERVIEW四款有限元分析软件对重型卡车底盘进行了应力分析，介绍了四种分析软件的应力分析方法。研究还发现研究人员更多地采用ABAQUS和ANSYS进行应力分析[5]。 HB Patil等人使用CATIA V5R10对卡车底盘进行了建模分析，通过改变横梁的位置和厚度来进行结构分析。分析结果表明，最好在薄弱点处改变横梁的厚度，而不是改变纵梁的厚度和纵梁的位置，以减小应力值和车架的扭曲。如果横梁的厚度不可变，改变横梁的位置也是一个很好的选择[6]。

2、 国内研究现状

重载车辆运输作为国内非常重要的运输方式之一，车架的研究也是重中之重，其技术的发展也不容忽视。相比国外，国内在有限元分析技术上略显落后，自主研发能力较弱，但是在各大企业和高校的协作努力下，也有了很大的发展。邵林等人对某牵引车建立了多体动力学模型，按照国标规定对各等级路面建立虚拟路面，并且结合疲劳理论，对车架进行了疲劳寿命分析，得到了与实际使用情况基本一致的结论，并且通过对薄弱处添加加强筋或者衬板来进行优化[7]。变截面车架的应用有利于车架的轻量化，但是难以保证形状的变化是均匀的，这样就会引起一些不该出现的弯扭变形，对于简化生产工艺是不利的。钱直睿等人研究了纵梁回弹的数值模拟方法，采用了显隐式结合的数值分析方法和混合硬化的材料模型，使用模具补偿的方法提高了纵梁成型的精度[8]。由于重载车辆车架在不同工况的受力通常是比较复杂的，宋世平等人制定了四种典型的计算工况，分析有限元模型上的应力应变分布[9]。李伟平等人提出了一种近似模型-多目标优化算法组合方法，为了减轻优化时计算真实模型目标函数值的难度，利用径向基神经网络（RBNN）来构建近似模型，取得了很好的效果[10]。国内半挂牵引车的车架优化多为单目标，文中采用了粒子群多目标优化算法进行优化，优化效果明显，设计者可以根据需求来选取变量计算最优解。倪樵等人认为车架上各个连接处的应力会严重影响可靠性，通过梁单元来进行分析的话结果不理想。所以他们采用更成熟的有限元技术，即超级SAP有限元程序系统，在高性能的电脑上用板壳单元来进行分析，以得到更精确的应力分析结果[11]。