客车车身骨架静态特性分析研究

摘要

随着客车的使用越来越多，客车的节能与降耗逐渐成为各客车生产厂家所要解决的新问题，由此提出的客车车身轻量化也日益受到人们重视。由于客车车身大都采用钢架结构，结构与受力情况复杂，对行驶中出现的问题往往采取局部加强的办法，这使得车重越加越大。对于某些应该减少的构件、减薄的材料或改变结构形式的议案，因无明确根据，设计中都不敢决定。这样延续下来，整车质量加大，而新的结构形式也不易产生。 计算机技术的应用以及有限单元法的成熟使得CAE技术广泛应用于机械、汽车等行业并取得了很大的成果。因此应用有限元理论，运用有限元分析软件可以对客车车身进行建模分析，并根据理论分析结果对客车车身进行轻量化设计，已成为一个重要手段。 本文在调研国内外相关研究的基础上，对某全承载式客车车身骨架进行参数化精确建模，进行静态应力分析研究，并与静态测试试验结果进行了比较分析，验证和提高了有限元模型的准确性。在此基础上对某客车进行动态试验分析，试验结果表明某客车车身骨架强度存在进一步优化的空间，为轻量化提供了依据和参考。对经修改和验证的客车车身有限元模型进行刚度灵敏度分析，并提取重要参数进行优化，结合相关研究及工程实践经验，提出结构轻量化方案。按照此方案，车身骨架共减轻273kg，通过对改进车的CAE分析以及静动态试验表明，轻量化后的车身刚度以及骨架应力分布均满足要求。

目录

文摘

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论文说明：图表目录

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致谢

第一章绪论

1.1引言

1.2研究背景

1.3研究目的和意义

1.4国内外研究现状

1.5研究内容

1.6本章小结

第二章结构分析的有限元理论及相关软件

2.1有限元理论的起源与发展

2.2有限元理论的基本思想

2.3有限元单元理论

2.3.1空间梁理论——BEAM188单元特性

2.3.2薄板弯曲基本理论——SHELL63单元特性

2.3.3质量单元——MASS21

2.4结构整体刚度分析

2.5有限元软件简介

2.6本章小结

第三章客车车身骨架有限元模型

3.1有限元法在客车结构分析中的应用

3.2建模准备

3.2.1单位制及材料性能

3.2.2建模方法的确定

3.2.3模型的简化

3.2.4力学模型的选择

3.3客车车身有限元模型的建立

3.3.1几何模型的建立

3.3.2有限元模型的建立

3.3.3客车车身的模块化思想

3.4本章小结

第四章客车车身静动态电测试验

4.1车辆强度试验方法简介

4.1.1机械量电测技术

4.1.2电阻应变片结构和性能

4.1.3应变片技术参数

4.1.4测量电桥特性

4.2客车车身强度静动态试验

4.2.1试验目的及要求

4.2.2使用仪器及试验方案

4.2.3测试内容

4.2.4测试结果分析

4.3本章小结

第五章客车车身骨架结构有限元静态分析

5.1引言

5.2客车车身骨架技术指标

5.2.1客车车身骨架强度指标

5.2.2客车车身骨架刚度指标

5.3载荷工况分析

5.3.1垂直弯曲工况

5.3.2扭转工况

5.3.3紧急制动工况

5.3.4紧急转弯工况

5.3.5四种工况的比较分析

5.4本章小结

第六章车身刚度灵敏度分析与优化设计

6.1引言

6.2灵敏度概念及在软件中的实现

6.3灵敏度计算结果

6.4参数优化及优化结果分析

6.5轻量化设计的试验验证

6.6本章小结

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

硕士期间参与的科研项目与发表的论文