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汽車在行駛過程中會(huì)受到來自內(nèi)部與外部的各種載荷的作用，并傳遞到對車身具有承載作用的車架上。車架的強(qiáng)度既關(guān)系到車輛能否正常行駛又關(guān)系到車輛的安全。對車架進(jìn)行靜態(tài)特性的分析就是分析車架在一定的載荷的作用下車架結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。本文對泡沫鋁填充前的車架與填充后的車架分別進(jìn)行靜態(tài)分析，并對其結(jié)果進(jìn)行對比，從而為泡沫鋁在汽車車架中填充的優(yōu)越性提供依據(jù)。
靜力分析理論依據(jù)
結(jié)構(gòu)靜力分析主要用于計(jì)算不包括慣性力和阻尼效應(yīng)作用于結(jié)構(gòu)或部件所引起的應(yīng)力、應(yīng)變力和位移。填充前的車架在滿足剛度和強(qiáng)度要求的前提下，通過有限元靜力分析，不僅可以發(fā)現(xiàn)車架在不同工況下的應(yīng)力分布及最大值還可以知道其變形情況。填充后的車架首先需滿足在實(shí)際的工況下，一定的載荷作用下，車架材料不會(huì)失效，即達(dá)到剛度和強(qiáng)度的要求。
有限元分析程序中，靜力分析控制方程為:
{K}{U}={F}
式中: {K}-剛度結(jié)構(gòu)矩陣；
{U}-位移向量；
{F}-載荷向量。
當(dāng)用CAE方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析時(shí)，所遵循的基本原理是相同的，即求解用矩陣形式所表示的整個(gè)結(jié)構(gòu)的平衡方程，得出:
{K}{δ}={R}
式中: {K}-整體剛度矩陣；
{δ}-物體位移節(jié)點(diǎn)位移陣；
{R}一載荷陣列。
通過上式可以求解出節(jié)點(diǎn)位移{δ}，然后利用公式{K}{U}={F}和求出的節(jié)點(diǎn)位移計(jì)算出各單元的力，加以整理之后得出所求結(jié)果。
{δ}=[D][B][δ]^e
式中:[D]-與單元材料相關(guān)的彈性矩陣；
[B]一單元應(yīng)變矩陣；
[δ]^e一單元節(jié)點(diǎn)位移陣列。
車架的應(yīng)力和變形結(jié)果便可以通過計(jì)算得出,應(yīng)力的分布以應(yīng)力云圖的形式表示出來，變形可以由后處理模型的變形圖直觀的反應(yīng)出來。節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)力是與節(jié)點(diǎn)相連的單元的應(yīng)力在節(jié)點(diǎn)位置的算術(shù)平均值。根據(jù)強(qiáng)度要求和材料特性，判斷材料失效的形式可以選擇最大拉應(yīng)力、最大剪應(yīng)力或綜合應(yīng)力作為判斷的標(biāo)準(zhǔn)，而車架的靜態(tài)強(qiáng)度可以通過第四強(qiáng)度理論來判定，即認(rèn)為材料的屈服破壞主要由于形狀改變引起，以材料發(fā)生塑性變形作為判斷材料失效的依據(jù)，選擇等效應(yīng)力來判斷車架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。