客车车身骨架有限元建模及优化

论文摘要

随着汽车工业的高速发展,对汽车的性能要求越来越高,传统的设计计算方法已无法满足现代汽车设计的要求。计算机技术的应用以及有限元法的成熟为客车车身骨架的结构性能的计算分析带来了新的方法。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。因此应用有限元理论,运用有限元分析软件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。本文对某全承载式客车车身骨架进行了参数化建模,进行了静态响应分析,并对该车身进行了静、动态电测试验,为有限元分析提供实践依据,并验证有限元模型的精确性。并在车身骨架模态分析的基础上,对其进行了灵敏度分析,并提取重要参数进行优化,提出结构轻量化方案。按此方案,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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景
• 1.3 研究目的及意义
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 客车车身结构有限元建模
• 2.1 有限单元法基本理论
• 2.1.1 线弹性体静力学问题
• 2.1.2 求解的收敛条件
• 2.1.3 单元分析及整体方程求解
• 2.2 ANSYS 软件简介
• 2.3 车身骨架有限元模型
• 2.3.1 车身骨架的离散化
• 2.3.2 几何模型的生成
• 2.3.3 有限元模型的建立
• 2.4 本章小结
• 第三章 客车车身骨架的静态分析
• 3.1 引言
• 3.2 静力分析理论
• 3.3 载荷工况分析
• 3.3.1 垂直弯曲工况
• 3.3.2 紧急制动工况
• 3.3.3 紧急转弯工况
• 3.3.4 极限扭转工况
• 3.3.5 四种工况的比较分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 车身骨架的静动态电测实验
• 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 电阻应变片的结构和性能
• 4.1.3 应变片的技术参数
• 4.1.4 测量电桥特性
• 4.2 客车车身骨架强度静动态试验
• 4.2.1 实验目的及要求
• 4.2.2 使用仪器及试验方案
• 4.2.3 测试内容
• 4.3.4 测试结果分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 车身骨架模态分析
• 5.1 引言
• 5.2 模态分析的基本理论
• 5.3 车身骨架模态分析
• 5.3.1 客车车身模态分析求解方法
• 5.3.2 车身有限元模态分析结果及分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 车身骨架的优化分析
• 6.1 引言
• 6.2 灵敏度分析及其在软件中的实现
• 6.3 优化设计的概念及模型的建立
• 6.3.1 有限元模型优化的目标
• 6.3.2 设计变量
• 6.4 灵敏度计算结果
• 6.5 优化设计计算结果
• 6.5.1 客车车身骨架截面形状的优化
• 6.5.2 客车车身骨架总质量的优化
• 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
• 硕士期间发表的论文