铝合金框架式货车驾驶室结构优化方法研究

发布时间：2017-11-14 16:35

  本文关键词：铝合金框架式货车驾驶室结构优化方法研究

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【摘要】：随着中国汽车工业的迅猛崛起,汽车保有量持续快速增长,由汽车排放带来的环境问题日益严重。汽车轻量化是排放目标控制的首要选择,特别是车身轻量化,是间接改善汽车性能的有效手段。结构优化是轻量化设计的基础,材料选择是轻量化设计的关键,在最佳的造型结构上辅以合适的材料,使每部分材料都能发挥最大的效用,提高材料利用率,降低车重,达到排放标准。本文基于近年来国内外学者在车身驾驶室结构造型和优化算法方面的研究成果,以及存在的不足,论述了框架式驾驶室结构优化的必要性。首先,对驾驶室原始结构进行结构简化及几何清理,使用模块化建模方法建立了货车驾驶室白车身有限元模型,依据静力学分析理论,分别选取7种基本分析工况,对驾驶室白车身基本性能进行评价。依据这些强度、刚度和振动特性参数,为结构优化的约束条件提供参考值。其次,基于变密度法连续体拓扑优化理论,选取车辆行驶过程中的典型工况,利用层次分析方法(AHP)确定各工况的权值系数,设置恰当的设计变量和约束函数,加入制造工艺约束,对原驾驶室进行拓扑优化分析。根据分析结果,以对标样本驾驶室的基本尺寸为基础,利用三维绘图软件CATIA,构建框架式货车驾驶室基本造型结构。再次,在对框架式货车驾驶室基本造型结构进行性能分析的基础上,依据其分析结果,并参考原驾驶室基本性能参数,选取约束条件,对框架式驾驶室基本结构的梁截面进行尺寸优化,得到最终的框架式驾驶室结构。最后,对最终结构的基本性能与原驾驶室进行了对比,并基于GB 26512-2011法规进行顶盖强度和后围强度仿真分析,验证了新型结构相对于传统钣金结构在质量和性能方面的的优越性。初步探索出了一条建立有限元模型并综合求解的有效可行的方法,为其他类型的有限元分析计算提供经验参考。铝合金框架式驾驶室不但在安全性方面占有很大优势,而且振动特性良好。在与原驾驶室基本性能相差不大的基础上,结构质量明显降低,体现了有限元分析应用在车身开发设计中的优越性。
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.81

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本文编号：1186195