某旅游客车车身骨架的有限元分析与轻量化设计
发布时间：2020-04-14 12:14
【摘要】：随着汽车工业的高速发展,汽车节能减排的问题日益受到人们的关注。汽车轻量化是汽车行业实现节能减排的有效途径之一,已成为当前和未来汽车技术发展的主要方向。本文以国内某著名车企的一款全承载式长途旅游客车车身为研究对象,在调查国内外相关研究成果的基础之上,采用仿真分析与实车测试相结合的方法,对整车骨架进行强度、刚度以及模态分析,并开展了整车骨架的轻量化设计。主要研究内容如下:通过大型三维建模软件CATIA建立车身骨架几何模型,并将其导入有限元软件Hypermesh中进行模型简化、中面抽取、网格划分、连接处理以及属性赋予,从而建立了完整的车身骨架有限元模型。对客车日常运行过程中最常见的满载弯曲、紧急制动、极限扭转、紧急转弯等四种典型工况设置相应的约束和载荷,进行强度和刚度分析,结果表明整车骨架的最大应力值为290.7MPa,最大位移值为23.86mm,未超过材料所能承受的极限,满足强度和刚度要求且存在一定的余量;运用应变电测法在满载静止工况下对整车骨架进行实测试验,将测试结果与有限元计算结果进行对比,结果表明两者误差小于10%,具有较高的一致性,验证了有限元模型的准确性;使用Block Lanczos计算方法对车身骨架进行模态分析,得到了车身骨架前八阶自由模态频率,其数值高于路面激励频率3Hz,低于发动机怠速激振频率37.5Hz,避免了共振现象的发生;论文还尝试了该车在满载条件下的约束模态分析。以型材厚度为设计变量,整车质量最小为优化目标,最大等效应力低于材料的许用应力为约束条件,建立了优化数学模型,并基于灵敏度分析对整车骨架应力较小的杆件进行结构优化,最终使得车身骨架减少了 87Kg,占整车骨架质量的5.04%。同时,对优化后的车身骨架进行强度、刚度以及模态分析,结果表明轻量化后的整车骨架满足静动态特性要求,轻量化方案具有可行性,为今后同类型的客车轻量化设计提供一定的指导依据。
【图文】：
增长使得世界经济温和复苏，汽车工业也因此得到了稳步回升，２０１０年世界汽车产销量逡逑分别为７７５８万辆和７４９７万辆。至２０１６年，全球汽车产销量己经上升到９４９８万辆和９３８６逡逑万辆，分别上升了邋２２．４３％、２５．２０％［１］，图１－１展示了邋２０１０－２０１６年全球汽车产销量。逡逑１００００邋ｆ逦￣￣逦—ｒｊ｜＿逡逑８０００逡逑２０００＇逡逑２０１０逦２０１１逦２０１２逦２０１３逦２０１４逦２０１５逦２０１６逡逑■全球产量（万辆）邋■全球销量Ｃ万辆）逡逑图１－丨２０１０－２０１６年全球汽车产销量逡逑伴随着全球经济一体化的推进，中国等一系列发展中国家的经济飞速增长［２］，，汽车逡逑产业更是发展迅猛。２０１６年我国汽车产销总量再创历史新高，取得了全年汽车产销量逡逑２８１１．９万辆和２８０２．８万辆的好成绩，同比增长１４．７６％和１３．７°／。，高于上年同期１１．５和逡逑９．０个百分点［３］。表卜１展示了邋２０１６年１－１２月我国汽车产销量。逡逑表１－１邋２０１６年丨－１２月中国汽车产销量（万辆）逡逑汽车产量逦汽车销量逡逑月份邋逦逡逑产量（万辆）逦同比增长（％）逦销量（万辆）逦同比增长（％）逡逑１－２邋月逦４０６．９逦３．７逦４０８．７逦４．４逡逑３逦月逦２５２．１逦１０．３逦２４４逦８．８逡逑４逦月逦２１７逦４．３逦２１２．２逦６．３逡逑５逦月逦２０６．５逦５逦２０９．２逦９．８逡逑６逦月逦２０４．９逦１０．５逦２０７．１逦１４．６逡逑７逦月逦１９６逦２８．９逦１８５．２逦２３逡逑８逦月逦
增长使得世界经济温和复苏，汽车工业也因此得到了稳步回升，２０１０年世界汽车产销量逡逑分别为７７５８万辆和７４９７万辆。至２０１６年，全球汽车产销量己经上升到９４９８万辆和９３８６逡逑万辆，分别上升了邋２２．４３％、２５．２０％［１］，图１－１展示了邋２０１０－２０１６年全球汽车产销量。逡逑１００００邋ｆ逦￣￣逦—ｒｊ｜＿逡逑８０００逡逑２０００＇逡逑２０１０逦２０１１逦２０１２逦２０１３逦２０１４逦２０１５逦２０１６逡逑■全球产量（万辆）邋■全球销量Ｃ万辆）逡逑图１－丨２０１０－２０１６年全球汽车产销量逡逑伴随着全球经济一体化的推进，中国等一系列发展中国家的经济飞速增长［２］，汽车逡逑产业更是发展迅猛。２０１６年我国汽车产销总量再创历史新高，取得了全年汽车产销量逡逑２８１１．９万辆和２８０２．８万辆的好成绩，同比增长１４．７６％和１３．７°／。，高于上年同期１１．５和逡逑９．０个百分点［３］。表卜１展示了邋２０１６年１－１２月我国汽车产销量。逡逑表１－１邋２０１６年丨－１２月中国汽车产销量（万辆）逡逑汽车产量逦汽车销量逡逑月份邋逦逡逑产量（万辆）逦同比增长（％）逦销量（万辆）逦同比增长（％）逡逑１－２邋月逦４０６．９逦３．７逦４０８．７逦４．４逡逑３逦月逦２５２．１逦１０．３逦２４４逦８．８逡逑４逦月逦２１７逦４．３逦２１２．２逦６．３逡逑５逦月逦２０６．５逦５逦２０９．２逦９．８逡逑６逦月逦２０４．９逦１０．５逦２０７．１逦１４．６逡逑７逦月逦１９６逦２８．９逦１８５．２逦２３逡逑８逦月逦
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.831
【图文】：
增长使得世界经济温和复苏，汽车工业也因此得到了稳步回升，２０１０年世界汽车产销量逡逑分别为７７５８万辆和７４９７万辆。至２０１６年，全球汽车产销量己经上升到９４９８万辆和９３８６逡逑万辆，分别上升了邋２２．４３％、２５．２０％［１］，图１－１展示了邋２０１０－２０１６年全球汽车产销量。逡逑１００００邋ｆ逦￣￣逦—ｒｊ｜＿逡逑８０００逡逑２０００＇逡逑２０１０逦２０１１逦２０１２逦２０１３逦２０１４逦２０１５逦２０１６逡逑■全球产量（万辆）邋■全球销量Ｃ万辆）逡逑图１－丨２０１０－２０１６年全球汽车产销量逡逑伴随着全球经济一体化的推进，中国等一系列发展中国家的经济飞速增长［２］，，汽车逡逑产业更是发展迅猛。２０１６年我国汽车产销总量再创历史新高，取得了全年汽车产销量逡逑２８１１．９万辆和２８０２．８万辆的好成绩，同比增长１４．７６％和１３．７°／。，高于上年同期１１．５和逡逑９．０个百分点［３］。表卜１展示了邋２０１６年１－１２月我国汽车产销量。逡逑表１－１邋２０１６年丨－１２月中国汽车产销量（万辆）逡逑汽车产量逦汽车销量逡逑月份邋逦逡逑产量（万辆）逦同比增长（％）逦销量（万辆）逦同比增长（％）逡逑１－２邋月逦４０６．９逦３．７逦４０８．７逦４．４逡逑３逦月逦２５２．１逦１０．３逦２４４逦８．８逡逑４逦月逦２１７逦４．３逦２１２．２逦６．３逡逑５逦月逦２０６．５逦５逦２０９．２逦９．８逡逑６逦月逦２０４．９逦１０．５逦２０７．１逦１４．６逡逑７逦月逦１９６逦２８．９逦１８５．２逦２３逡逑８逦月逦
增长使得世界经济温和复苏，汽车工业也因此得到了稳步回升，２０１０年世界汽车产销量逡逑分别为７７５８万辆和７４９７万辆。至２０１６年，全球汽车产销量己经上升到９４９８万辆和９３８６逡逑万辆，分别上升了邋２２．４３％、２５．２０％［１］，图１－１展示了邋２０１０－２０１６年全球汽车产销量。逡逑１００００邋ｆ逦￣￣逦—ｒｊ｜＿逡逑８０００逡逑２０００＇逡逑２０１０逦２０１１逦２０１２逦２０１３逦２０１４逦２０１５逦２０１６逡逑■全球产量（万辆）邋■全球销量Ｃ万辆）逡逑图１－丨２０１０－２０１６年全球汽车产销量逡逑伴随着全球经济一体化的推进，中国等一系列发展中国家的经济飞速增长［２］，汽车逡逑产业更是发展迅猛。２０１６年我国汽车产销总量再创历史新高，取得了全年汽车产销量逡逑２８１１．９万辆和２８０２．８万辆的好成绩，同比增长１４．７６％和１３．７°／。，高于上年同期１１．５和逡逑９．０个百分点［３］。表卜１展示了邋２０１６年１－１２月我国汽车产销量。逡逑表１－１邋２０１６年丨－１２月中国汽车产销量（万辆）逡逑汽车产量逦汽车销量逡逑月份邋逦逡逑产量（万辆）逦同比增长（％）逦销量（万辆）逦同比增长（％）逡逑１－２邋月逦４０６．９逦３．７逦４０８．７逦４．４逡逑３逦月逦２５２．１逦１０．３逦２４４逦８．８逡逑４逦月逦２１７逦４．３逦２１２．２逦６．３逡逑５逦月逦２０６．５逦５逦２０９．２逦９．８逡逑６逦月逦２０４．９逦１０．５逦２０７．１逦１４．６逡逑７逦月逦１９６逦２８．９逦１８５．２逦２３逡逑８逦月逦
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.831
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3 吴诰s
本文编号：2627284
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