客车车身骨架侧翻仿真的梁壳混合模型研究

论文摘要

客车的侧翻安全性问题,是目前客车安全中人们关注的重点。目前,在应用CAE仿真对客车侧翻进行分析时,通常使用壳单元和梁单元两种模型。客车整车模型通常含有百万以上的单元和节点,在使用壳单元时,若模型需要修改则极为不便,极大的影响分析的效率。而使用梁单元虽然能够节省时间,提高效率,但是不能精确的反应局部结构的应力及变形情况。基于梁单元和壳单元本身的特点及客车侧翻仿真的要求,本文提出使用梁壳混合模型进行客车侧翻仿真计算。从理论来看,混合模型能够兼具梁单元和壳单元模型的优点,弱化二者的缺点。本文从建立适合客车结构的混合模型出发,着重对建立混合模型过程中的重要的相关问题,如混合模型单元的确定,单元连接的处理,接触的定义等进行研究,并且给出了初步的定义;探讨了单元尺寸和时间步长等参数对计算的效率及精度的影响。客车侧翻中能够反应计算精度的几个重要的参数有“生存空间”、加速度、内能等,本文通过上面几个参数对混合模型的计算精度进行了详细的对比分析,初步证明了混合模型应用于客车侧翻分析中的可行性及精度的有效性。最后,使用混合模型建立了某车型整车模型,并完成了整车侧翻的仿真计算,获取了计算结果,并将整车混合模型的计算结果与全壳模型进行“生存空间”、计算时间、加速度、内能方面的比较,进一步论证了混合模型应用于客车侧翻仿真分析的有效性。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 客车侧翻安全性概述
• 1.2 国内外客车侧翻的分析方法概述
• 1.3 本课题主要的研究内容
• 第二章 客车侧翻的混合模型仿真分析方法
• 2.1 国内外客车侧翻标准概述
• 2.1.1 客车侧翻标准的发展概况
• 2.1.2 客车侧翻标准的简介
• 2.2 客车侧翻仿真分析方法简介
• 2.2.1 有限元分析在客车开发过程中的应用
• 2.2.2 客车侧翻仿真计算的基本理论
• 第三章 客车侧翻分析的梁壳混合模型研究
• 3.1 混合模型的概述
• 3.1.1 梁单元模型特点
• 3.1.2 壳单元模型特点
• 3.1.3 混合模型的基本思想
• 3.2 梁壳混合模型的建立及相关问题的分析
• 3.2.1 混合模型中单元的确定
• 3.2.2 混合模型中梁壳单元连接的处理
• 3.2.3 模型接触的定义
• 3.2.4 单元尺寸对计算时间及精度的影响分析
• 3.2.5 时间步长对计算时间及精度的影响分析
• 3.2.6 混合模型仿真计算
• 3.3 混合模型的有效性分析
• 3.3.1 混合模型计算时间的对比
• 3.3.2 混合模型仿真计算的变形对比
• 3.3.3 混合模型仿真计算的加速度对比
• 3.3.4 混合模型仿真计算的能量对比
• 3.4 三种模型计算结果分析总结
• 第四章 混合模型在某客车整车侧翻仿真分析中的应用
• 4.1 客车整车混合模型的引入
• 4.2 客车整车混合模型的定义
• 4.2.1 粱壳混合单元的选取
• 4.2.2 整车混合模型中接触的简化
• 4.2.3 混合模型中载荷的添加
• 4.2.4 整车混合模型的仿真计算
• 4.3 客车整车混合模型仿真计算结果分析
• 4.3.1 混合模型仿真计算时间对比
• 4.3.2 整车混合模型仿真计算的生存空间对比
• 4.3.3 整车混合模型仿真计算的加速度对比
• 4.3.4 整车混合模型仿真计算的能量对比
• 4.4 计算结果分析总结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 主要创新工作
• 5.3 不足与展望
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 导师及作者简介