客车车身骨架有限元建模及轻量化研究

发布时间：2017-03-21 21:09

  本文关键词：客车车身骨架有限元建模及轻量化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机技术的发展,CAE技术广泛应用于传统的机械行业。客车车身骨架是整车主要承载结构,基于有限元方法的车身CAE越来越受到人们的关注。国内外相关研究已经取得了相当大的成果。本文在调研国内外相关研究的基础上,建立某客车车身骨架有限元模型,进行了静态应力分析,并与试验结果进行了比较分析研究,验证有限元模型的可信性。在此基础对某客车进行动态(模态)分析,指出其动态性能上的优缺点,为优化设计提供参考。为了近一步检验车身骨架强度,在试验场对车身强度进行了加强路面的动态强度分析,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。 轻量化设计是本文研究的另一个方面。汽车轻量化不仅可以节省材料,而且有利于提高整车的动力性和经济性并减少排放。本文轻量化设计是在进行车身骨架强度和动态(模态)CAE分析及静动强度态试验基础上,并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174.7kg,达到减重5%以上的目标。CAE分析表明,轻量化后的车身骨架应力分布没有较大的变化,强度满足要求。 在建立有限元模型中,广泛采用变截面梁和异型梁是本模型的一大特色。另外,对焊点处理和悬架的处理,从某种角度来说,提高了整个模型的分析精度。尤其是焊点的处理,广泛用于轿车建模中,在客车建模中相关研究较少,本文是一个尝试,效果较好。板梁模型较好地解决了建模时间和分析精度之间的矛盾,突出重点,简化次要,模型更实用。
【关键词】：客车车身骨架 有限元方法 强度分析 模态分析 静态强度试验 动态强度试验
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U463.82
【目录】：

• 第一章 绪论14-20
• 1.1 引言14-15
• 1.2 研究背景15-16
• 1.3 研究意义16-17
• 1.4 国内外研究现状17-18
• 1.5 研究内容18-19
• 1.6 本章小结19-20
• 第二章 结构有限元理论及ANSYS软件简介20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 有限单元法基本理论20-23
• 2.2.1 线弹性体静力学问题20-22
• 2.2.2 求解的收敛条件22-23
• 2.2.3 单元分析及整体方程求解23
• 2.3 有限元单元理论23-27
• 2.3.1 空间梁理论——BEAM188单元特性23-25
• 2.3.2 薄板弯曲基本理论——SHELL63单元特性25-26
• 2.3.3 质量单元——MASS2126-27
• 2.4 结构整体刚度分析27
• 2.5 ANSYS软件简介27-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第三章 车身结构有限元模型30-39
• 3.1 引言30
• 3.2 车身有限元建模方法30-33
• 3.2.1 确定几何模型30
• 3.2.2 力学模型的选择30-31
• 3.2.3 车身骨架的离散化31-32
• 3.2.4 车身骨架建模的焊点处理32
• 3.2.5 约束条件的建立32-33
• 3.3 车身有限元模型33-38
• 3.3.1 几何模型的生成33
• 3.3.2 有限元模型的建立33-36
• 3.3.2.1 材料属性的指定33
• 3.3.2.2 梁横截面的指定33-34
• 3.3.2.3 变截面梁在建模中的应用34-35
• 3.3.2.4 板单元参数的指定35
• 3.3.2.5 网格的划分35-36
• 3.3.3 车载质量的处理36-37
• 3.3.4 模型的生成37-38
• 3.4 一种建模方法的说明38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 车身骨架结构有限元静态分析39-46
• 4.1 引言39
• 4.2 载荷工况分析39-45
• 4.2.1 水平弯曲工况39-40
• 4.2.2 紧急制动工况计算40-41
• 4.2.3 急转弯工况计算41-43
• 4.2.4 极限扭转工况43-44
• 4.2.5 四种工况的比较44-45
• 4.3 本章小结45-46
• 第五章 车身骨架结构有限元模态分析46-51
• 5.1 引言46
• 5.2 模态分析理论46-47
• 5.3 客车车身骨架模态分析47-50
• 5.3.1 车身动态性能评价指标47
• 5.3.2 客车车身模态分析求解方法47-48
• 5.3.3 客车车身动态分析48-50
• 5.4 本章小结50-51
• 第六章 客车车身静动态电测51-68
• 6.1 车辆强度试验方法简介51-54
• 6.1.1 机械量电测技术51
• 6.1.2 电阻应变片结构和性能51-52
• 6.1.3 应变片技术参数52
• 6.1.4 测量电桥特性52-54
• 6.2 客车强度静动态试验54-58
• 6.2.1 试验目的及要求54
• 6.2.2 试验方案及使用仪器54-57
• 6.2.3 测试内容57
• 6.2.4 试验过程中的注意点57-58
• 6.3 试验结果分析58-67
• 6.3.1 静态试验结果分析58-59
• 6.3.2 动态试验结果分析59-67
• 6.3.2.1 试验数据初步处理59-61
• 6.3.2.2 概率密度、累积密度分析61-63
• 6.3.2.3 应力3σ区间分析63-66
• 6.3.2.4 试验数据的频谱分析66-67
• 6.4 本章小结67-68
• 第七章 车身骨架轻量化设计68-72
• 7.1 车身骨架轻量化设计68-69
• 7.2 轻量化结果分析与评价69-71
• 7.2.1 轻量化设计的强度分析69-71
• 7.2.2 轻量化设计的模态分析71
• 7.3 本章小结71-72
• 第八章 结论与展望72-74
• 8.1 结论72
• 8.2 展望72-74
• 参考文献74-78
• 硕士期间参与的科研项目78
• 硕士期间发表的论文78

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 周伟;客车车身结构轻量化设计[D];吉林大学;2011年

2 牟伟杰;电源车车厢结构分析及轻量化研究[D];兰州理工大学;2011年

3 魏宁波;基于ANSYS的全承载式客车车身结构有限元分析[D];长安大学;2011年

4 孙云云;基于某型客车CAD模型的建立及动态特性仿真研究[D];南京航空航天大学;2010年

5 胡方勤;半承载式客车车身骨架有限元建模分析[D];合肥工业大学;2007年

6 常建芳;铁路行李车集载能力计算及试验方案研究[D];北京交通大学;2008年

7 汪新伟;客车车身骨架静动态特性分析及轻量化设计[D];合肥工业大学;2010年

8 储昭淼;基于有限元分析的客车车身骨架轻量化研究[D];合肥工业大学;2010年

9 王晓利;客车振动特性的分析与研究[D];合肥工业大学;2010年

10 柏林;重型载货汽车车架有限元分析及拓扑优化[D];合肥工业大学;2010年

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本文编号：260300