基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的摩托車整車輕量化分析

摘 要：現(xiàn)階段摩托車是當(dāng)前交通工具中比較常見的一種，受到了消費(fèi)者的歡迎。摩托車廠家重視對(duì)摩托車的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，不斷提升車輛的穩(wěn)定性，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。本文主要介紹了現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，并且對(duì)摩托車整車輕量化分析工作作出了詳細(xì)闡述，以供相關(guān)工作人員借鑒分析。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)優(yōu)化;摩托車;車架結(jié)構(gòu);坐墊板結(jié)構(gòu)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，摩托車已經(jīng)在人們生活中廣泛普及，重視對(duì)摩托車的結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作，能夠?yàn)槟ν熊囕p量化設(shè)計(jì)提供有效助力。

1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的簡(jiǎn)要介紹

結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的使用，主要基于一些應(yīng)用廣泛的基本理論，能夠借助相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)化摩托車自身結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到提升整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，減少原材料的使用量。信息技術(shù)的發(fā)展，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與工程知識(shí)有效融合在一起，逐漸形成了一套較為高效的軟件處理方案。研究人員使用有限元分析軟件，能夠?qū)φw設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，并且借助工程知識(shí)原理，從而改善當(dāng)前工作質(zhì)量，對(duì)整體結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)進(jìn)行處理。當(dāng)前結(jié)構(gòu)優(yōu)化軟件技術(shù)的使用，主要包括三類，分別是結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件、有限元分析軟件與優(yōu)化算法軟件。在實(shí)際應(yīng)用中，不同種類的軟件適用于不同的環(huán)境場(chǎng)合，從而改善當(dāng)前設(shè)計(jì)工作，為相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作提出新的解決方案。

2 摩托車整車輕量化分析

2.1 摩托車車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在對(duì)摩托車車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要清晰認(rèn)識(shí)到車架結(jié)構(gòu)的重要作用，能夠調(diào)整整體受力結(jié)構(gòu)，保證車架的強(qiáng)度，從而改善整體設(shè)計(jì)工作質(zhì)量。當(dāng)前設(shè)計(jì)人員重視對(duì)車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，主要從自身重量與車架的動(dòng)態(tài)性能兩個(gè)方面對(duì)整體車架優(yōu)化工作提出了新的要求。

當(dāng)前車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作，主要是借助結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件，在保證整體車架強(qiáng)度的前提下，縮減車架自重。

例如：研究人員使用有限元分析方法，對(duì)整體車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬，從而為摩托車車架優(yōu)化工作提出相應(yīng)的思路?，F(xiàn)階段研究人員使用結(jié)構(gòu)模擬的特性，通過有限元分析方法，對(duì)整體車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。研究人員將現(xiàn)階段車架設(shè)計(jì)模型通過相應(yīng)的導(dǎo)入方法，將其作為有限元分析工作的框架結(jié)構(gòu)。在對(duì)車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析的時(shí)候，需要將摩托車的振動(dòng)作為現(xiàn)階段分析車架強(qiáng)度的要素之一。摩托車的使用，由于振動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)對(duì)整體摩托車產(chǎn)生振動(dòng)，并且會(huì)形成共振現(xiàn)象，從而影響到駕駛員的用戶體驗(yàn)，對(duì)整體研究工作產(chǎn)生較大的危害。

在使用有限元分析軟件的時(shí)候，研究人員對(duì)摩托車整體車架模擬頻率的結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)歸納，結(jié)果如下表所示：

研究人員對(duì)整體車架有限元結(jié)構(gòu)分析后發(fā)現(xiàn)，車架模型在前幾階模擬中，出現(xiàn)了一定的偏移，這種偏移的產(chǎn)生，可能與現(xiàn)階段發(fā)動(dòng)機(jī)與車架之間形成的耦合共振有關(guān)，并且在對(duì)車架進(jìn)行振型分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段出現(xiàn)位移的部位位于車架后貨架連接處。

技術(shù)人員根據(jù)整體探究結(jié)果，對(duì)車架進(jìn)行改造，從而提升整體設(shè)備性能。技術(shù)人員針對(duì)有限元分析報(bào)告中存在的不足之處，對(duì)于整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)在車架尾部焊接加強(qiáng)管能夠在一定程度上提高車架的強(qiáng)度。并且技術(shù)人員還提出了在側(cè)面焊接加強(qiáng)管或者兩種加強(qiáng)管同時(shí)焊接的具體做法，從而改善整體工作質(zhì)量。

在整體工作得到初步落實(shí)之后，再次進(jìn)行模擬，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)前三種設(shè)計(jì)方案中，第一種效果最好，能夠有效降低了車架的振動(dòng)變形，并且操作便捷，能夠提升整體性能，易于實(shí)現(xiàn)。

2.2 摩托車坐墊底板結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析

摩托車的坐墊底板同樣是現(xiàn)階段結(jié)構(gòu)分析工作的重點(diǎn)，該部分組件的使用，主要是在摩托車運(yùn)行中，承載著駕駛員與乘客在摩托車行駛過程中遇到的沖擊力。當(dāng)前技術(shù)研究人員在對(duì)整體材料進(jìn)行分析取證時(shí)發(fā)現(xiàn)，用于摩托車坐墊底板材料主要有兩種，分別是鋼板和聚丙烯塑料。技術(shù)人員在相應(yīng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的時(shí)候，選擇鋼板結(jié)構(gòu)用于摩托車整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化材料，對(duì)鋼板結(jié)構(gòu)的坐墊底板進(jìn)行有效分析，從而模擬實(shí)際情況，對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力分析，從而改善整體性能，在保證整體強(qiáng)度的前提下，有效降低鋼結(jié)構(gòu)的比重。在建立坐墊底板的有限元模型的時(shí)候，需要對(duì)整體生產(chǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效分析，在整體模型建立過程中提取相應(yīng)結(jié)構(gòu)的截面，從而將三維模型轉(zhuǎn)化為二維圖形，能夠保證分析過程有效展開。技術(shù)人員對(duì)整體坐墊板的靜力進(jìn)行分析的時(shí)候，制定有效的優(yōu)化方案，將形貌優(yōu)化與拓?fù)鋬?yōu)化作為現(xiàn)階段摩托車坐墊底板的分析工具，對(duì)整體結(jié)構(gòu)的靜力分析報(bào)告進(jìn)行有效選取，從而提升當(dāng)前工作質(zhì)量。目前，技術(shù)人員在對(duì)整體結(jié)構(gòu)展開形貌優(yōu)化設(shè)計(jì)的時(shí)候，模擬整體振動(dòng)環(huán)境，并且在坐墊底板添加一定的加強(qiáng)肋，從而改善整體性能。研究人員在進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化的時(shí)候，需要重視相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作，將摩托車輕量化設(shè)計(jì)工作作為現(xiàn)階段提升整體控制工作的重要導(dǎo)向，確保相應(yīng)結(jié)構(gòu)的性能與強(qiáng)度不變或者提升的前提下，對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。

3 結(jié)論

總而言之，現(xiàn)階段技術(shù)人員對(duì)摩托車結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中，為了實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)工作，重視相關(guān)軟件的使用，從而改善當(dāng)前工作內(nèi)容，將相應(yīng)的軟件做出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的工具，不斷改善整體結(jié)構(gòu)，為摩托車輕量化設(shè)計(jì)工作作出相應(yīng)的改變。

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作者簡(jiǎn)介：王忠祥（1970-），男，山東萊州人，學(xué)士，工程師，研究方向：摩托車設(shè)計(jì)方向。