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摩托車座墊底板不僅需要支承騎乘者的質(zhì)量，而且還需緩和、衰減由車身傳來的沖擊和和振動(dòng)，給騎乘者提供平穩(wěn)!舒適的騎乘條件。摩托車座墊底板因剛度不足，在兩人騎乘情況下產(chǎn)生較大的翹曲變形，從而與其下方的油箱表面和左右側(cè)覆蓋件發(fā)生接觸摩擦，這必將極大的影響到駕乘人員的騎乘舒適性，甚至可能損傷油箱和覆蓋件，對(duì)整車的安全運(yùn)行構(gòu)成潛在威脅，故需要提高座墊底板的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
優(yōu)化是在板形結(jié)構(gòu)中尋找最優(yōu)的加強(qiáng)筋分布的概念設(shè)計(jì)方法。優(yōu)化技術(shù)的研究和應(yīng)用主要集中在對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行單工況或單目標(biāo)的優(yōu)化，而對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行多工況或多目標(biāo)的優(yōu)化研究相對(duì)較少，但是在工程應(yīng)用中往往需要考慮諸多因素的影響，單工況或單目標(biāo)的優(yōu)化難以得到實(shí)際工程所需要的最優(yōu)性能的結(jié)構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)外將形貌優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用在摩托車座墊底板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化或改進(jìn)上的研究幾乎沒有。座墊底板作為摩托車的承載基體，既要滿足多種靜態(tài)工況下的性能要求，又要滿足底板結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)的特性要求。因此，對(duì)摩托車座墊底板的結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一個(gè)多工況下的多目標(biāo)優(yōu)化問題。
運(yùn)用HyperWorks有限元分析軟件建立了某型號(hào)嘉陵摩托車座墊底板的有限元模型，對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)分析和模態(tài)分析。并基于Optistruct平臺(tái)，采用線性加權(quán)方法將多目標(biāo)問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)問題。對(duì)底板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多工況下的多目標(biāo)形貌優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)底板結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和動(dòng)態(tài)特性等性能的綜合提高。
某型號(hào)摩托車座墊底板是不規(guī)則的薄壁塑料件，結(jié)構(gòu)中包含許多細(xì)微特征，如較小的倒角、倒圓、加強(qiáng)筋等，根據(jù)有限元分析對(duì)幾何模型的要求，必須對(duì)底板結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，內(nèi)容主要包括：1)去掉不必要的倒圓、倒角、加強(qiáng)肋等細(xì)微特征。2)導(dǎo)入CAD模型后進(jìn)行幾何模型的修復(fù)，合并小的邊或面，刪除重復(fù)的曲面，忽略某些邊或點(diǎn)。3)對(duì)底板抽取中面，將三維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為二維結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析計(jì)算，能夠提高計(jì)算的效率和精度。
摩托車座墊底板的材料為聚丙烯塑料，長(zhǎng)度為700mm，最大寬度約為255mm，平均厚度約為3mm，密度為917kg/m3，彈性模量為900MPa，泊松比為0.3。利用 HyperWorks中的Automesh功能對(duì)底板劃分網(wǎng)格，定義單元類型為包括三角形單元和四邊形單元的混合殼單元，但是在劃分過程，采用四邊形單元為主、三角形單元相適應(yīng)的方式，一般三角形單元占總單元的比例不能超過5.4％。設(shè)置單元的邊長(zhǎng)為4mm，共產(chǎn)生13655個(gè)節(jié)點(diǎn)和3569個(gè)單元，其中三角形單元個(gè)數(shù)為314，所占比例為2.31％。
根據(jù)的摩托車的實(shí)際騎乘情況和對(duì)摩托車座墊底板的研究?jī)?nèi)容，對(duì)座墊底板施加了兩個(gè)典型工況：靜態(tài)工況一為對(duì)座墊底板的前后部位各施加豎直向下一個(gè)人的重力(假設(shè)每人重75kg)，一共是1500N；靜態(tài)工況二為在座墊底板前半部施加豎直向下一個(gè)人的重力，為750N。底板在使用過程中，主要有7處對(duì)其起支撐定位作用，分別為6個(gè)橡膠墊支撐和1個(gè)座墊鎖支撐，定義這7處支撐位置的自由度為完全約束。
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