客車車身骨架中段采用鋁合金材料的車身結(jié)構(gòu)有限元分析與優(yōu)化.pdf

1、輕量化設(shè)計是目前汽車節(jié)能減排，降低油耗，提高整車性能的一個重要手段。與傳統(tǒng)鋼材料車身及全鋁車身相比，鋼-鋁材料車身很好的兼顧了整車骨架輕量化與生產(chǎn)成本的要求。本文中鋼-鋁材料車身是指在傳統(tǒng)鋼材料車身的基礎(chǔ)上，將前乘客門后立柱與后圍立柱之間車身骨架中段結(jié)構(gòu)件使用鋁合金材料代替的車身結(jié)構(gòu)形式。
　　本文在傳統(tǒng)鋼材料城市客車骨架的基礎(chǔ)上，將車身骨架中段部分使用鋁合金材料代替，并針對側(cè)圍、頂蓋總成不同的受力形式和鋁合金型材獨特的連接形式，

2、設(shè)計了五種不同截面形式的鋁合金型材和應(yīng)用于鋁合金型材間、鋁合金型材與鋼材料結(jié)構(gòu)間的連接件，形成了一種城市客車車身骨架中段采用鋁合金材料的車身結(jié)構(gòu)形式。在整車車身結(jié)構(gòu)幾何模型的基礎(chǔ)上，建立了整車車身結(jié)構(gòu)有限元計算模型，使用HyperWorks軟件進行了整車車身結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析和四種工況下車身結(jié)構(gòu)的靜態(tài)剛度及強度分析。在靜態(tài)強度分析得基礎(chǔ)上，對頂蓋骨架部分鋁合金材料應(yīng)力集中較大部位做了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。針對車身骨架大開口對角線變形量較大問題提出了改進

3、建議。
　　有限元分析及優(yōu)化結(jié)果表明：本文提出的車身骨架中段采用鋁合金材料的城市客車車身結(jié)構(gòu)前十階固有頻率位于7.540-22.900Hz之間，位于5-33Hz范圍內(nèi)，固有振型無振型突變現(xiàn)象。
　　四種靜態(tài)工況的計算結(jié)果顯示，彎扭組合工況下前風(fēng)窗對角線變形量最大，為13.255mm，部分側(cè)窗對角線變形量在10mm以上；底架后橋空氣彈簧支座處應(yīng)力值最大，為465.397MPa。在靜態(tài)強度分析得基礎(chǔ)上，對頂蓋骨架應(yīng)力集中較大部位