应用计算机辅助工程设计重型卡车车架 外文翻译

1应用计算机辅助工程设计重型卡车车架CARLOSCOSME,AMIRGHASEMIANDJIMMYGANDEVIAWESTERNSTARTRUCKS,INC摘要近年来，重型卡车市场变得非常的注重重量和降低成本。这对设计工程师是重大挑战，因为这些车辆被用在各种各样的公路环境，从高速公路到严重的越野环境。目前的挑战是在不牺牲耐用性和性能降低的前提下满足质量和成本。本文论述了运用计算机集成、计算机辅助设计和工程软件代码（PRO/ENGINEER，ADAMS软件和ANSYS）来辅助设计更改车架。特别是，本文集中论述了一个ADAMS多体动力学模型，一个完整的卡车和拖车来模拟车辆的侧翻稳定性，平顺性，和耐久性载荷。该模型包括一个采用灵活的框架模型模态综合模式，探讨了有G19492G1815G2010G7524程G5219。G1055G19400的多体G1235G11507G19154G6521G994有G19492G1815程G5219G1075G2499G1209用来G1268G17767、G2164载G5224力G2010G7524有G19492G1815模型。G6164有代码G1055G19400G13051G4506G17842G13479，G11842G1457G7044的设计G5194G15904计算G2499G5567速用G1122设计和G2010G7524。一个G16840G7138这是G3926G1321G5062被G1363用的G6228G7427G16826G13466的个G7708G11752G12362G1075包括在G1881。简介G7380近，重卡G15904G1006G13475G2394了G8785车降低成本和重量的大G2469G4649。这一G11464是卡车G2058G17908G2842的G1039G16213挑战，在不牺牲耐用性和性能的前提下，G4559G6226G3921的G7053式来G1260G2282G1194G1216的G8785车设计。G11013G1122车架是车辆G13007G13491的重G16213G13464成G18108G2010，G4439G13475常被用G1122完G2904。本文G8022述了G11017G14053辅助工程（CAE）G2010G7524更改车架G1209G2462这些变G2282G1262G3926G1321G5445G2721车辆性能。重型卡车的车架是该车辆的G20604G5190，G990G19766集成了G1039G16213的卡车G13464成G13007G13491，G3926车G17736，G5760架，动力G5647成，G20562G20554G4472。G1868型的G13479G7512框架是G7811G5430框架，中G19400G1144G2461G1972G7693G8190G7765。G13449G7765的G7041G19766G4622G4556变G2282G5468大，G7693G6466在卡车G990的G2475力G13792定。G13792G1000，G19668G16213G13783G15397各种因G13044重量，G3809G7446性和成本。这些变G2282G4570G2474G1927G1122G8190G7765的G1328用和G1313G13634。G16843G2454G13783G32821G6566G3282，一辆卡车的车架。G9994G13792，G8190G7765G5079G13634的变G2282带来的G5445G2721还无法看出来。例G3926，G3926果G8190G7765的抗扭刚度降低，对G8785车的侧倾稳定性和耐久性的G5445G2721是怎么的呢设计工程师G1216G19668G16213对这些类型的问题给出答G7708G1209指导G1194G1216的工G1328。特别是，G2462时的设计和G2010G7524程G5219是必G19668的，这样G7044的设计G2499G1209G5567速评估。2G32821重型载货G8785车车架计算机辅助工程在过去的二十年中G8785车自动G2282设计工具CAE得到了巨大的G2469G4649。这项G6228G7427的G5062被G5468多G8785车G2058G17908G2842采用G1209改G2904G8785车设计来满足G5567速增长的市场G16213求。当今的G13479G7512设计通常是G1363用两个CAE工具有G19492G1815G2010G7524（FEA）和多体G13007G13491（MSS），G13479合CAD提高设计和G2010G7524。在过去十五年里，CADG13007G13491G5062G2474代绘G3282板G1328为首选设计G7053法。G4439G1216G1363设计师和工程师能够G5567速画出卡车零G18108件，G8785车G11507实模型和设计G3282纸。先进的CADG13007G13491功能丰富，G3926G2454数G2282实体建模和大型装配管理。G1194G1216G5062G13475G2469G4649成为G1039G16213的数G6466库，为工程信息尤其是CADG13007G13491提供下游CAEG5224用的重G16213数G6466。工程师通常G1363用有G19492G1815G2010G7524G11752G12362G13479G7512G7512件的强度。G1868型的有G19492G1815G2010G7524的重点是G13479G7512G5224力，挠度和自G9994频率。首先对通常被称为网格的离散G13479G7512进G15904G2010G7524。该网格是G11013节点和G1815G13044G13464成，G13792G1000G13475常从CAD创建G1972G1321G13007G13491。这些节点代表G1313移计算的G13479G7512。G1194G1216定义的局G18108质量，刚度和阻尼性能G13479G7512。有关这些数量G7053程，G2499G1209自动开G2469节点G1313移。其G1194投入，G3926边界条件，载荷和材料特性，必须是G11013用户定义。G6164有这些效果都G19668G16213小心的判G7041和对有意义的G13479果进G15904认G11507的G2010G7524。G13479果后处理包括G3282像变G5430负载G13479G7512，彩色G5224力轮廓，振型动画。MSS多体G13007G13491G1235G11507G7053法G11752G12362了运动G18108件和G13464件，G5194G13475常用来G11752G12362车辆暂停或车辆的操G1328和动态G2721G5224。一个G1868型的完整的车型MSSG4570刚体G13464成（车轮，车G17736，车架，G2469动机，G20562G20554G4472）模拟成关节G17842G6521和理想G2282力G1815。MSS代码自动G2469G4649非线性微G2010G7053程和代数G7053程定义模型中的物体运动。该G7053程在数值G990集成刚体3G1313移，速度，G2164速度和G2475力。G13479果G1209G3282G5430和动画G7186G12046该G13007G13491的运动。G14279G1122有G19492G1815G2010G7524，CAD数G6466G13475常G1363用MSS的G2469G4649模式。CADG1972G1321数G6466是用G1122建G12447MSS的G5079局模式，G3926G6521G3848和力量G1815G13044的G1313G13634。CAD实体模型数G6466G1075G2499G1209用来估计G8611个刚体的G1313G13634，质心和G5827性特性。G1328用在刚体G990的力G2499G1209用G1328MSS的G17767入负载，有G19492G1815G2010G7524G11842定该刚体的G13479G7512G5224力。CAEG6228G7427在本文G6164讨论的工具包括G3534G994CAD的PRO/ENGINEER，ANSYS进G15904有G19492G1815G2010G7524，G1209G2462G3534G1122ADAMS的MSS。下G19766的讨论G5353用的是G7588型卡车的车架有G19492G1815G2010G7524。CAE重型汽车建模G3926G990G6164述，在目前提供的CG36G39G994G38G36G40工具提供了大量的整合。G4625管G3926G8504，这些工具是非常G12907G11065的G2010G7524，G1185G9994G19668G16213G2174力G2010G7524重型卡车和卡车车架。为了G1817G2010了G16311车架G5445G2721G8785车操G13449的变G2282，G9390动稳定性，平顺性和G6357久性，G19668G16213一个G16826G13466的MSS模型，G2499G1209模拟G6164有这些G5445G2721。G1363用ADAMS软件代码，建G12447了WESTERSTAR卡车的模型。G3282二G4649G12046了在ADAMS环境下的模型。G32822ADAMS的MSS的模型该模型包括G1209下G1972个特点G22109100刚体G22109180力G1815G2210945G1861G2528G1815G13044G22109415度的自G11013度G3278定的机G7512包括车架，G20562G20554G4472，车G7737，车轮，G2469动机，G5353G6818G11434，散G9921G3132，G19062板G5389G12795，G5760G6358G14230，G1268动G17736。对G1122G16780多质量G4658性这些机G7512采用G12628G2282的实体模型。4G2475力的G1815G13044包括线性和非线性G15936G3883，G8245G14026G19560G19675G6915G5243模型G1815G13044，G3926G20562G20554G4472和G2469动机的G5243G7897。非线性G2345G2010力用G1122模拟G12366G8680G5389G12795和G1955G19675G3132。这些G1815G13044的数G6466来自供G5224G2842G6203G15904的G18108件G8991G16809。G17728动关节和G10711G5430G6521G3848是用来G17842G6521点模型，G3926轮G8598G17736G6227和扭G11709G7450G6915点。PRO/ENGINEER的G13464件是用来G11842定这些G1815G13044的G1972G1321G1313G13634。G11013G1122重卡G15904G1006提供各种各样的车辆G5079局，为G1427G1122进G15904G1474改G2454数，卡车的G16780多G4388G13007G13491的被G2010开。例G3926，前G7737G13464件（车轮，车G17736，G19062板G5389G12795和G1955G19675G3132）被G19154G6521到一个变量界定前G7737G13449G2533G1313G13634。G1363用这种G6228G7427，不G2528的G8785车型G2507，通过改变这个变量前G17736G1313G13634G2499G5567速开G2469。这一程G5219是G3809G2058G1209下G13464件后G5760G6358，G20562G20554G4472，G2469动机，G5353G6818G11434。轮G13986G994路G19766G6521G16314处理G1881G13634在ADAMS轮G13986程G5219，包括处理模型和轮G13986耐用性。在ADAMS路G19766G17767入G1328为一个类G1296G989G16294G5430有G19492G1815网格。自定义软件程G5219，G9994后翻G16805成两个文件的ADAMS的网格，G1209G11842定轮G13986/路G19766G11468G1126G1328用力，G3282G5430G7609看在后G19766处理成动画。这些文件G4396G1660在一个G1861G2528的目G5417，G1427G1122G7828G13046。自定义G6523G2058算法开G2469，G1209G6523G2058车辆G15904G20554速度，G17728G2533，G1268动扭G11709。这些功能G2499G1209G5567速G1474改，G1209G6203G15904不G2528的车辆G3926G9390G12582稳定，高速G15904车变G2282，或耐久性G20084G12812类G1296的G16809G20576场。模拟运G15904后，G2475力和扭G11709G1328用在车架G990的数G6466G1901入数G6466文件。一个定G2058软件程G5219G9994后用来提G2474特定的负载时G19400G8505G20600，G5194G4570其G1901入一个ANSYSG2164载文件。该G2164载文件G9994后G16847入ANSYS和G5224用到有G19492G1815模型的车架。G9994后，车架计算G1363用G5827性G18334G6930的G16311G1927G7053G7708。G5647G1055，该模型G1363用定G2058软件程G5219G994G2559代码的CAD和CAE，评定一个定G2058环境耐用的重型卡车。G1306是，模型G1563设车架是刚性的。在G10628实中，卡车车架包G2559了大量的灵活性，G1262G5445G2721车辆性能G2462稳定。因G8504，这些G5445G2721必须G6441G14731到多体G13007G13491G1235G11507。CAE解决方案的框架灵活性前G1166G6228法在过去，一些G6228G7427G5062G13475G1363用G6441G6429画G19766灵活性的MSS的模型。G8981G15904的G989种G7053法是G17736G3883无质量的G7765G2345G1815，G17241G2345G1815和有G19492G1815G2010G7524。G12544一种G7053法车架G2010为两种更为严格的机G7512或G1209刚性G1815G13044G17842G6521在一G17227有G3883管式的车架刚性和G989个阻尼G7053G2533。G3883管性能G16855整G5647体车架G5379G7366和扭G17728刚度。G19555G11540G2499G1209G20056计，这种G7053法G1363用G17227来G5468G21647G9914，G3926果G17878当G16855整，这G4570是G2819一的能够G6441G6429G3534本G5379G7366和扭G17728的框架模式。G12544二种G7053法的框车架G2010为刚体无质量的G7765G1126G13864G1815G13044。这是类G1296G1122G3883管的G7053法，G1306G16780多更为严格的机G7512通常G1363用，G13792G1000G4439G1216的G17842G6521用的是无质量的G7765G2345G1815的G7053程5（TIMOSHENKOG7765理论），更G17878合货车车架G13449G7765和G1144G2461的G8190G7765。G9994G13792，用G8504G7053法建G12447一个车架G5468G17165时，G16826G13466的G7765G2345G1815的G16855整G1185G19668G6441G14731G5379G7366G2721G5224。G12544G989种G7053法是G7380G1946G11842的，G5194G1000是G3534G1122有G19492G1815的代表性框架。在G8504G7053法中的有G19492G1815模型，G1955G4581到具有代表性的G5647体刚度G17241G2345G1815和质量G4658性G8999G13565到一个G1039集节点。G1955G4581的模型是G7828G7609G2419有G19492G1815模型，G1209G11842G1457重G16213动态G2454数的G6441G14731。导入MSS的环境下，G17241G2345G1815和G1039节点G17728G6454为G12573G1227表G12046刚性机G7512和力量的G1815G13044。G15441G9994这种G7053法是在有G19492G1815G16311的G3534G11796G990，G4439G1185G9994G2499G1209实G10628难G1209精G11842的G13479果。例G3926，必须选择G1039节点，G1209G11842G1457质量和刚度冷凝过程的G1946G11842。G990述G6164有G7053法G5468难用G1122创建一个卡车精G11842灵活的车架。在一般情况下，G1194G1216只是G6441G6429G3534本G2721G5224G7380初的G1972个G5379扭、G5647的框架模式和刚度。在工G1328中G19668G16213G5468大的G2174力来G16855整其G4658性，配合一些诸G3926静挠度G8991G16809的G2454G13783，模态G8991G16809，或有G19492G1815模拟G13479果。因G8504，无论一个G7053法是G2528时G1363用合G17878的设计和G2010G7524环境，G4439只G1262对模型进G15904G1474改，G5194没有足够的G12366G19400G2010辨G6441G6429微妙的设计改变。模态综合G6228G7427在有G19492G1815G2010G7524和MSS整合G7380G7044进G4649克服了G990述G7053法的困难。G10628在G2499G1209用有G19492G1815模型，G11464G6521在多体G1235G11507采用模态叠G2164，G1328为模态综合（CMS）的知名G6228G7427。利用模态叠G2164，一个G13479G7512变G5430G2499G1209G16840是G11013G4439的G8611一个贡献模式。通常，一个模式是非常大的数目，G19668G16213G1946G11842地G6441G6429点的变G5430。约束G5224用到G13479G7512。G2469达国家G16311G1927了这个问题。G4439G13479合了正常模式G994约束模式。这些约束模式或静态G5430状，G6441G6429到关键领域变G5430G13792不必维G6357正常模式G13479G7512。因G8504，G1194G1216在计算G990更有效率。CMS的程G5219代码采用的是在ADAMSG3534G1122对克雷格班普顿G1474改后的版本G7053法。这种G7053法的G13479G7512被认为是有约束和G6521口点力量G5224用，G5194G1000G8611个G6521口点G7380多G2499G1209有六个自G11013度G989个平移和G989个旋G17728。该G13479G7512的议G7708，G9994后用一个两G3883G13464合模式约束G6521口点的模式和G3278定G6521口的正常模式。G12544一种约束模式是计算G8611个自G11013度的一个G6521口点，G4439描述的静态G5430状是对这种G13479G7512的自G11013度给出一个G2345G1313偏斜度，G2528时G1457G6357G6164有自G11013度的其G1194G6521口点G3278定。G8504过程反G3809G6164有的G6521口模式。G11013G1122约束模式是静态的G5430状，其频率的信息是未知的。G3278定G6521口正常模式代表了整个G13479G7512的正常模式，对自G11013度的G6164有G6521口点是G3278定的。在这种G5430式下，克雷格班普顿模式不G17878合集成理想的多体G7053程。例G3926，添G2164刚体约束模式，G2499在ADAMS非线性刚体G990G1328用。G8504外，约束模式G2499能包G2559高频率，G5468难G16311G1927。ADAMSG2499G1209G16311G1927这些在处理克雷格班普顿模式的问题。G4439标识刚体模6式G1363G4439G1216G5468容易禁用。G4439还增G2164频率信息的约束模式，这是设G13634的宝贵积G2010G2454数。正G1144G2282后，G1474改设G13634G4396在的模式正常模式，无约束G13479G7512（G3926类G1296的模式在特征值计算的有G19492G1815G2010G7524运G15904一个G1868型）和界G19766的自G11013度。G6164有的模态计算，G990述是在ANSYS的环境中进G15904的。为了计算模式，用户选择的节点代表G6521口点在G2475力和G19492G2058进入的框架，G9994后运G15904宏，G6203G15904G17878当的ANSYS命令。正常模式包括在计算时G1268递到宏G2454数。G7380后一G13464的G7053式G1901入到一个模态中性文件，G2499G16847G2474ADAMS。这种模态叠G2164G7053法的G1260点G5468多，包括G22109框架是G11013一个G2345一的模态中性文件。因G8504，G5468容易重G3809G1363用其G1194型G2507的MSS。这些文件G2499G1209G4396G1660在G1861G2528目下G7053G1427G1209后G1363用。在MSS的模型中被表G12046为一个G2345一灵活的G13464织，G5194没有大量的刚体。这G1363得G4439更容易操G1328。G22109G8611个G5389性体模式G2499G4570一个自G11013度G1235G11507。G1363前G19766的G7053法添G2164更多的自G11013度，因为G1194G1216G1363用了大量的刚性机G7512和G990述G8611个自G11013度。G22109线性灵活的特点，框架模型更为G11842切，因为G4439G1216是G3534G1122一个完整的有G19492G1815模型，G13792不是一个刚体集合和力量的G1815G13044。这G1363得G4439更容易G16855整模型G994模态G16809G20576G13479果一致。G22109阻尼G5445像G1122一个模式的G3534G11796。因G8504，阻尼从模态G8991G16809的G13479果G2499G1209G5468容易地添G2164，从G13792提高精G11842度。G22109一个模拟模态G2454G994，G2499跟踪的G5224变能的贡献为G3534G11796。模式不能够G1328出重大G1328用，G1209提高计算效率。G22109模拟G13479果的G2499视G2282的改G2904，因为有G19492G1815网格的G4396在，在环境中的MSSG2499用G1122观看画G19766变G5430动画。G22109对MSS的负荷G17728移回到G2419来的有G19492G1815G2010G7524G5224力G2010G7524模型进G15904了改进，因为负载G994有G19492G1815网格节点。G15441G9994，这种G7053法具有G16780多G1260点，G4439G1185G9994G19668G16213G17165时实施。例G3926，G5194非G6164有整合和力量的G1815G13044都G6915G6357G11464G6521G17842G6521。倒是这些都必须先G17842G6521到无质量刚体，G9994后被锁定在G1363用G3278定的网格节点，对自G11013度添G2164无质量刚体。G11013G1122车架G2499G1209有36个或更多的MSS模型的G17842G6521点，G4439非常G17165时，G6164G1209G1363用灵活的框架。另外，G3926果G10628有的灵活的框架，G19668G16213G2474代G7044的设计更改，更多的建模G2174力是必G16213的，潜在的G5353进建模错误是G2499能的。为了克服这一困难，自定义程G5219被集成在开G2469一个灵活的7车架。该过程开始G1122一个刚性框架。该模型的副本G1328出了一G13007列宏程G5219G6203G15904任务的副本G22109阅G16847柔性体模态中性文件和G1313G13634在该车型的G5389性体。G22109创建G5194G17842G6521G8611个无质量刚体节点力和约束G5224用G1122G5389性体。G22109G1474改G6164有G17842G6521到G10628有的刚体框架，G1209G1427G4439G1216G17842G6521到G17878当的无质量刚体。G22109删除G1209前的刚体代表框架。有限元网格建模为了这些G7053法有效地开G4649工G1328，车架的有G19492G1815模型必须易G1122创建和G1474改反映G11013设计师G6164G19668的变更。该G7053法在这里一开始就采用PRO/ENGINEER的实体模型，G3926G32821G6164G12046。G8611个G13464件的实体模型建G12447专门有G19492G1815G2010G7524网格划G2010，因G8504，G12628G2282了实际的设计版本。有G19492G1815网格是创建一个附G2164模块为PRO/ENGINEE。G4439包G2559的功能有G12628G2282有G19492G1815网格划G2010，G3926自动G11842定中板地点，壳G2345G1815，G5224用全局和局G18108网格G6523G2058，G5194G11842定G1815G13044G4658性。G2528时建G12447G1881G18108的PRO/ENGINEER环境网格有G16780多G1260点。例G3926，更改实体模型自动反映在网格。因G8504，改变的轨道G1972G1321G5430状或G1313G13634G1144G2461成员G2499G1209迅速网状和出口到ANSYS。验证框架灵活性为了建G12447灵活的精度模型，进G15904模态G16809G20576。G2528一个ANSYS有G19492G1815模型，在建成G1363用过程中，G4570G6164述G1209G990特征值和特征G2533量的计算进G15904比较。G2499G1209看出，在表1中，有G19492G1815模型G5468G3921地和G16809G20576的G13479果吻合。ADAMS模态频率G1075符合良G3921的G8991G16809数G6466，G5194为G11842认灵活的框架提供了一个G1946G11842的代表性G13479G7512。注意只有模式在高达56赫兹时提G2474模态G8991G16809数G6466。G1306G8991G16809G5194没有包G2559足够的G8991量点、G16213清楚界定模式G5430状。该框架模型纳入整车MSS的模型G1363用G990述程G5219。G9994后计算和比较G1209模态的卡车类G1296的G8991G16809数G6466配G13634。见表2，一个G1868型的卡车的动力G11013模型G5468G3921的表G12046出来。结论在这份文件中提出的项目的目的是G2058定一个过程，设计变更到卡车G2499G5567速评估框架，G1363得G5194G2469设计和G2010G7524成为G2499能。G3926G990G6164述，这个目标G5062G13475实G10628，G13479合当前8G11017G14053辅助设计G2462工程代码自定义软件程G5219。该工艺G1817G2010利用了G8611个代码的G1260势，创G17908高逼G11507度的环境，其中微妙的设计变更G5445G2721卡车框架G2499G1209衡量车辆性能和耐久性的G16213求。设计G7053G7708G2499G1209G5567速评估G5194反馈给设计师，G15441G9994G1185G9994有G2499能做出改变。G15441G9994这个过程能成功G1363用，在G16780多地G7053G2499G1209进一G8505增强提出，G4570成为未来G2469G4649的重点。这些包括1、G1235G11507G13479果G20576证G1363用全车G16809G20576数G6466。这G4570用G1122了G16311模拟的弱点，G5194G16855整模型的G2454数。G11013G1122模拟精度改G2904，该模型G4570提供更G3921的数G6466G13464件G1260G2282。2、柔性G1363用模态综合G6228G7427G4570被添G2164到其G1194G13479G7512G3926G20562G20554G4472/卧铺和拖车。这两个灵活性为这些G13479G7512在平顺性和耐久性G990G2469挥了重G16213G1328用。3、G7044的CAEG6228G7427，G3926疲G2183G2010G7524G1262被添G2164。G7380近G1972年计算机辅助工程代码G7186G14891提高疲G2183G4563命估算，G10628在是G2499能的估计疲G2183G6451G1272，该G13479G7512在多体G1235G11507中G1363用全时程负载。疲G2183G4563命轮廓G2499G1209被看G1328有G19492G1815模型，正G3926G10628在强G16855轮廓。这项G6228G7427大大提高了耐久性G2010G7524和G2469G4649一个G15406拟G16809G20576场。致谢G6117G1216G16213G5875G16886G16211G7053G7155卡车的管理G3254G19443，G1194G1216为CAEG6228G7427的G11752G12362提供大力G6915G6357。G6117G1216还G16213G16886G16886G13955G13666利，G2788G6717G4584，G21089G2199和G20544克G1194G1216对文件认G11507G4469G7609。参考文献1“MECHANICSOFHEAVYDUTYTRUCKSANDTRUCKCOMBINATIONS”,UMTRICOURSENOTES,JULY,19952STASA,FRANKL,“APPLIEDFINITEELEMENTANALYSISFORENGINEERS”,CBSCOLLEGEPUBLISHING,19853OTTARSSON,GISLI,“MODALFLEXIBILITYMETHODINADAMS/FLEX”,MECHANICALDYNAMICS,INC,MARCH,19984“USINGADAMS/FLEX”,MECHANICALDYNAMICS,INC,19975“ADAMS/FINITEELEMENTANALYSISREFERENCEMANUAL”,MECHANICALDYNAMICS,INC,NOVEMBER15,19946“PRO/MESHANDPRO/FEMPOST,USERSGUIDE”,PARAMETRICTECHNOLOGYCORPORATION,19977“ANSYSSTRUCTURALANALYSISGUIDE”,ANALYSIS,INC,19948GILLESPIE,THOMASD,“FUNDAMENTALSOFVEHICLEDYNAMICS”,SOCIETYOFAUTOMOTIVEENGINEERS,INC,19929GOBESSI,MARKANDARNOLD,WES,“THEAPPLICATIONOFBONDEDALUMINUMSANDWICHCONSTRUCTIONTECHNOLOGYTOACHIEVEALIGHTWEIGHT,LOWCOSTAUTOMOTIVESTRUCTURE”,SAEPAPER98227991999013760APPLICATIONOFCOMPUTERAIDEDENGINEERINGINTHEDESIGNOFHEAVYDUTYTRUCKFRAMESCARLOSCOSME,AMIRGHASEMIANDJIMMYGANDEVIAWESTERNSTARTRUCKS,INCCOPYRIGHT1999SOCIETYOFAUTOMOTIVEENGINEERS,INCABSTRACTINRECENTYEARSTHEHEAVYDUTYCLASS8TRUCKMARKETHASBECOMEVERYFOCUSEDONWEIGHTANDCOSTREDUCTIONTHISREPRESENTSAMAJORCHALLENGEFORDESIGNENGINEERSSINCETHESEVEHICLESAREUSEDINAWIDEVARIETYOFVOCATIONSFROMHIGHWAYLINEHAULTOLOGGINGINSEVEREOFFROADENVIRONMENTSTHECHALLENGEISTOMEETTHEWEIGHTANDCOSTREDUCTIONGOALSWITHOUTSACRIFICINGDURABILITYANDPERFORMANCETHISPAPERDISCUSSESTHEINTEGRATIONOFCOMPUTERAIDEDDESIGNANDENGINEERINGSOFTWARECODESPRO/ENGINEER,ADAMS,ANDANSYSTOSIMULATETHEEFFECTOFDESIGNCHANGESTOTHETRUCKFRAMEINPARTICULAR,THISPAPERDISCUSESTHEDEVELOPMENTOFANADAMSMULTIBODYDYNAMICSMODELOFAFULLTRUCKANDTRAILERTOSIMULATEVEHICLEHANDLING,ROLLSTABILITY,RIDEPERFORMANCE,ANDDURABILITYLOADINGTHEMODELINCLUDESAFLEXIBLEFRAMEMODELUSINGACOMPONENTMODESYNTHESISAPPROACHWITHMODESIMPORTEDFROMAFINITEELEMENTANALYSISPROGRAMTHELINKBETWEENTHEMULTIBODYSIMULATIONANDTHEFINITEELEMENTCODEISALSOUSEDTOTRANSFERLOADSBACKTOTHEFINITEELEMENTMODELFORSTRESSANALYSISTIGHTLINKSBETWEENALLTHECODESENSURESTHATNEWDESIGNITERATIONSCANBEQUICKLYEVALUATEDFORCONCURRENTDESIGNANDANALYSISADETAILEDCASESTUDYSHOWINGHOWTHISTECHNOLOGYHASBEENUSEDISALSOINCLUDEDINTRODUCTIONRECENTLYTHEHEAVYTRUCKINDUSTRYHASEXPERIENCEDALARGEPUSHTODEVELOPVEHICLESWITHREDUCEDCOSTANDWEIGHTTHISHASBEENAMAJORCHALLENGEFORTRUCKMANUFACTURERSASTHEYLOOKFORWAYSTOOPTIMIZETHEIRVEHICLEDESIGNSWITHOUTSACRIFICINGDURABILITYORPERFORMANCESINCETHETRUCKFRAMEISAMAJORCOMPONENTINTHEVEHICLESYSTEM,ITISOFTENIDENTIFIEDFORREFINEMENTTHISPAPEROUTLINESACOMPUTERAIDEDENGINEERINGCAEPROCEDUREFORANALYZINGCHANGESTOTHETRUCKFRAMEANDHOWTHESECHANGESAFFECTVEHICLEPERFORMANCETHEFRAMEOFAHEAVYTRUCKISTHEBACKBONEOFTHEVEHICLEANDINTEGRATESTHEMAINTRUCKCOMPONENTSYSTEMSSUCHASTHEAXLES,SUSPENSION,POWERTRAIN,CAB,ANDTRAILERTHETYPICALFRAMEISALADDERSTRUCTURECONSISTINGOFTWOCCHANNELRAILSCONNECTEDBYCROSSMEMBERSTHEFRAMERAILSVARYGREATLYINLENGTHANDCROSSSECTIONALDIMENSIONSDEPENDINGONTHETRUCKAPPLICATIONLIKEWISE,THECROSSMEMBERSVARYINDESIGN,WEIGHT,COMPLEXITY,ANDCOSTTHESEVARIATIONSWILLDEPENDUPONTHECROSSMEMBERPURPOSEANDLOCATIONREFERTOFIGURE1FORANILLUSTRATIONOFATRUCKFRAMEHOWEVER,THEEFFECTSOFCHANGESTOTHEFRAMEANDCROSSMEMBERSARENOTWELLUNDERSTOODFOREXAMPLE,IFTHETORSIONALSTIFFNESSOFASUSPENSIONCROSSMEMBERISLOWERED,WHATISTHEEFFECTONTHEVEHICLES10ROLLSTABILITY,HANDLING,RIDE,ANDDURABILITYDESIGNENGINEERSREQUIREANSWERSTOTHESETYPESOFQUESTIONSTOGUIDETHEMINTHEIRWORKINPARTICULAR,ACONCURRENTDESIGNANDANALYSISPROCEDUREISREQUIREDSOTHATNEWDESIGNSCANBEQUICKLYEVALUATEDFIGURE1CLASS8HEAVYDUTYTRUCKFRAMECOMPUTERAIDEDENGINEERINGINTHELASTTWENTYYEARSTHEREHASBEENANENORMOUSGROWTHINTHEDEVELOPMENTOFCAETOOLSFORAUTOMOTIVEDESIGNMUCHOFTHISTECHNOLOGYHASBEENADOPTEDBYTHETRUCKINDUSTRYASTRUCKMANUFACTURERSLOOKTOIMPROVETHEIRDESIGNSINARAPIDLYGROWINGMARKETTODAYSTRUCTURALDESIGNISTYPICALLYPERFORMEDUSINGTWOCAETOOLSFINITEELEMENTANALYSISFEA,ANDMULTIBODYSYSTEMSIMULATIONMSSTHESEARECOMBINEDWITHCOMPUTERAIDEDDESIGNCADSOFTWARETOIMPROVEDESIGNANDANALYSISCOMMUNICATIONCADINTHELASTFIFTEENYEARSCADSYSTEMSHAVEREPLACEDDRAWINGBOARDSASTHEMETHODOFCHOICEFORDESIGNTHEYENABLEDESIGNERSANDENGINEERSTOQUICKLYCREATEREALISTICMODELSOFTRUCKCOMPONENTS,VEHICLEASSEMBLIES,ANDDESIGNDRAWINGSFORMANUFACTURINGADVANCEDCADSYSTEMSARERICHINFEATURESSUCHASPARAMETRICSOLIDMODELANDLARGEASSEMBLYMANAGEMENTTHEYHAVEEVOLVEDTOBECOMEMAJORDATABASESFORENGINEERINGINFORMATIONINPARTICULAR,CADSYSTEMSPROVIDEIMPORTANTDATAFORDOWNSTREAMCAEAPPLICATIONSFEAFINITEELEMENTANALYSISISUSUALLYUSEDBYENGINEERSTOSTUDYTHESTRENGTHOFSTRUCTURALCOMPONENTSTYPICALFEAACTIVITYISFOCUSEDONANALYZINGSTRUCTURALSTRESSES,DEFLECTIONS,ANDNATURALFREQUENCIESTHEANALYSISBEGINSWITHADISCRETIZEDREPRESENTATIONOFASTRUCTUREKNOWNASAMESHTHEMESHISCOMPOSEDOFNODESANDELEMENTSANDISOFTEN