随着汽车的日渐普及与人们生活水平的日益提升，人们对汽车的要求也越来越高。传统的设计方法设计出来的汽车产品已很难满足市场的要求。

以车架的设计为例，相比于传统钢结构车架，钢铝混合材料车架中的部分构件由高强度钢和铝合金组合而成，能够发挥高强度钢在强度及价格方面的优势，同时兼顾铝合金材料减重吸能方面的特性，于成本提高不大的前提下实现轻质车架结构的耐冲击性设计。另外，传统的等厚度车架已满足不了市场的需求。首先，传统的车架设计主要是设计者根据经验或者参考其它车架的设计来完成的，具有很大的盲目性和局限性，这种设计很容易导致车架结构的千篇一律，传统车架遗留的许多具体问题也得不到有效解决（如过于笨重，结构不合理等），车架的结构形式更是不会有明显的突破。其次，传统的设计方法只能从车架的功用和性能上去考虑车架的整体设计，而很难充分考虑到车架局部的刚度强度，这容易导致在实际使用过程中局部强度不足，造成车架的过早损坏。再次，按照传统的设计方法，设计者很难找出最优的车架结构也很难准确判断车架各处的最佳厚度，为了保证车架的安全性，多采用“普遍均匀加厚，重点部位突出”的原则，利用不同厚度的组合保证整体兼顾局部的安全性。

国内外研究现状：

国外在二十世纪六十年代中后期就已经开始使用有限元技术对车架进行强度与刚度的计算。到了七十年代，随着计算机技术的不断发展以及大型有限元分析软件的出现，对车架结构有限元分析正式拉开帷幕。如Beermann对某货车车架的横梁与纵梁连接部位采用梁、板混合单元离散为有限元模型，而合理的简化分析计算。Hadad等人把对车架的设计与有限元分析紧密结合，对车架进行了有限元分析，按照分析结果设计合理的实验验证方案对车架进行优化设计。Wang等使用有限元分析软件，模拟货车以不同的速度对墙壁进行碰撞，根据不同碰撞速度对货车进行静态和动态特性分析，将实际的撞击试验与有限元分析的结果进行比照，为车辆的设计研究提供了参考依据。

在国内，利用有限元分析法对车辆的研究出现的比较晚。近年来随着我国科学技术的迅猛发展以及计算机技术的广泛使用，使得有限元分析法在汽车及机械领域得到快速的发展，并取得了显著的研究成果。

2. 研究的基本内容与方案

本课题从计算机仿真分析入手，拟将分析钢铝混合车架结构的刚度和模态特性等科学问题，最大限度分析出不同参数对钢铝混合车架结构刚度和模态特性的影响并得出一般性结论。

具体研究内容如下：

分析汽车车架的构成以及基本工作原理。介绍有限元分析软件Hypermesh，用三维建模软件建立相关模型，并导入Hypermesh分析其结构刚度与模态特性。对给定的钢铝混合材料车架进行全面分析，找出影响其结构刚度和模态特性的因素。对车架进行多种厚度组合，并分析各种组合下的钢铝混合车架结构刚度与模态特性。分析比较车架在满载时弯曲、弯扭联合、加速、紧急制动和紧急转弯五种典型工况下的结构刚度与模态特性，预测其薄弱部分，并提出改进方案。

本文研究目标如下：

（1）全面分析影响钢铝混合车架结构刚度和模态特性的因素；