阳文君，郭振辉

（湖北汽车工业学院 汽车工程系，湖北 十堰442002）

中国大学生方程式汽车大赛（FSC）宗旨是让在校大学生开发制造一辆原型车，完成动态性、耐久性、经济性的赛事测试［1］。我校于2011年参加了第二届中国赛。

现参赛赛车中有少部分车队使用承载式车身，利用碳纤维制作承载式车身。通过加强车身悬架硬点、减震器支撑点等位置的局部结构，达到所需的强度从而具有承载能力。但因其设计复杂、制造工艺较难、成本大，在大赛中尚未普遍采用［2］。我校FSC赛车采用非承载式车身及桁架式车架。车架是主要承载部件，承担比赛转弯、急刹车等苛刻工况中车上各总成的重量、地面载荷及惯性力等，要求车架具有足够的强度、适当的扭转刚度以及较轻的质量，以满足赛车加速性、安全性等性能要求。

本文将有限元仿真技术与试验验证相结合，验证模型在试验工况的正确性，在此基础上对车架的特殊工况及扭转刚度进行了仿真分析。

1 试验工况下有限元模拟分析

1.1 模型的建立

我校第一次参赛车架实体如图1a所示，包含2个带有斜撑的防滚架（主环、前环）、有支撑系统和缓冲结构的前隔板，以及侧边防撞结构。选用满足赛事要求的4130合金钢钢管［1］。为便于加工，外径统一为25mm。材料的弹性模量为200 GPa，泊松比为 0.27， 密度为 9800 kg·m－3， 屈服极限为780 MPa。采用四边形及三角形壳单元进行离散，管件焊接部分采用刚性单元模拟连接，有限元模型如图1b所示。

1.2 边界条件的确定

对应试验边界条件，车架的约束施加在双横臂后悬的下横臂固定点，释放所用的转动自由度，限制车架后悬3个平动自由度。……