考虑动态峰值力的客车车身骨架轻量化研究

发布时间：2017-08-07 09:34

  本文关键词：考虑动态峰值力的客车车身骨架轻量化研究

  更多相关文章： 车身骨架 轻量化 动态峰值力 有限元分析 动力学分析

【摘要】：减轻客车整备质量对增加续驶里程、改善动力性、降低制造成本具有非常重要的意义。车身骨架作为客车的关键承载部件,对其进行轻量化设计意义十分重大。目前利用有限元方法对客车车身骨架结构轻量化设计时,一般采用施加静态荷载的方法,此方法需要考虑一个动载系数。但动载系数的取值需要复杂的实验研究,周期较长。针对某款自主知识产权的客车车身骨架,提出考虑动态峰值力的车身骨架轻量化设计研究方法。首先,利用Solid Works建立客车车身骨架的三维几何模型,借助ANSYS划分模型网格并进行典型多工况下的静力学强度分析,该车身骨架扭转工况为最危险工况。然后在ADAMS/Car环境下建立客车整车模型与C级道路模型,提取各荷载的动态峰值力,建立考虑动态峰值力的车身骨架有限元模型。最后,利用Isight软件平台集成Solid Works与ANSYS软件分别进行模型几何参数化和有限元分析计算,构建考虑动态峰值力的车身骨架轻量化模型。在保证强度和刚度性能的前提下,以减轻底盘车架总质量为目标,以底盘车架横纵梁厚度为设计变量,对其进行轻量化设计研究。优化结果表明,客车底盘车架质量减轻8.84%,轻量化效果显著。并对轻量化后的车身骨架进行静力学强度校核。扭转工况下客车车身骨架的最大应力为283MPa,安全系数为1.22,符合设计要求。满载工况下客车车身骨架的最大应力为115MPa,安全系数为3.00,符合设计要求。进一步对车身骨架进行动力学模态分析,车身骨架前10阶模态的固有频率均在6~15 Hz范围内,路面不平度的激励大多在3Hz以下,发动机怠速引起的激振频率一般高于27Hz,表明该车身骨架能够有效避开激励源频率以免共振。轻量化后的车身骨架能够满足不同工况下的使用要求。结果表明:考虑动态峰值力的车身骨架轻量化设计理论具有合理性和可行性。考虑动态峰值力对车身骨架进行有限元分析时,与考虑动载系数的方法相等同,该方法能准确计算不同位置载荷的动载系数,避免不同工况下动载系数的实验研究问题,从而缩短设计时间,节省研发费用。
【关键词】：车身骨架 轻量化 动态峰值力 有限元分析 动力学分析
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.831
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 绪论6-12
• 1.1 研究背景与意义6-7
• 1.2 国内外研究现状7-10
• 1.2.1 有限元方法在车辆轻量化上的应用现状7
• 1.2.2 多体动力学在车辆轻量化上的应用现状7-8
• 1.2.3 基于Isight的多学科设计优化研究现状8-9
• 1.2.4 客车车身骨架轻量化的研究现状9-10
• 1.3 研究内容10-12
• 第二章 基于静态荷载车身骨架多工况有限元分析12-24
• 2.1 客车整车参数12-13
• 2.2 车身骨架有限元模型的建立13-19
• 2.2.1 车身骨架的三维模型13-14
• 2.2.2 车身骨架的有限元模型14-15
• 2.2.3 钢板弹簧的等效处理方法15-19
• 2.3 骨架荷载的简化19
• 2.4 车身骨架边界条件的处理及静力学分析19-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 考虑动态峰值力车身骨架有限元分析24-44
• 3.1 整车虚拟样机的建立24-26
• 3.1.1 悬架结构的建立24
• 3.1.2 轮胎模型的建立24-25
• 3.1.3 其他子系统的建模25-26
• 3.2 路面模型的建立26-28
• 3.2.1 路面的分类26
• 3.2.2 基于谐波叠加法建立道路模型26-28
• 3.3 ADAMS动力学方程的求解28-31
• 3.3.1 初始条件的分析28-30
• 3.3.2 动力学方程求解算法介绍30-31
• 3.4 车身骨架各部分荷载动态峰值力的提取31-41
• 3.5 基于动态峰值力的骨架有限元分析41-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 考虑动态峰值力车架的轻量化研究44-52
• 4.1 Hooke-Jeeves算法描述44-45
• 4.2 底盘车架设计优化模型建立45-48
• 4.3 车架设计优化结果分析48-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 轻量化后车身骨架性能仿真研究52-58
• 5.1 基于动态峰值力车身骨架的有限元分析52-55
• 5.1.1 骨架的强度校核52-53
• 5.1.2 车架的刚度校核53-55
• 5.2 车身骨架的模态分析55-57
• 5.2.1 车身骨架的模态计算55-57
• 5.2.2 骨架的模态结果分析57
• 5.3 本章小结57-58
• 第六章 结论与展望58-60
• 6.1 结论58-59
• 6.2 展望59-60
• 参考文献60-64
• 攻读学位期间的研究成果64-66
• 致谢66-67

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 沈永峰;郑松林;冯金芝;;团体客车车身骨架静动态特性有限元分析[J];制造业自动化;2013年13期

2 程广伟,门清毅,苗雨露;汽车车身骨架断裂有限元分析[J];河南科技大学学报(自然科学版);2003年03期

3 刘景华;客车车身骨架变形的原因分析及其控制措施[J];客车技术与研究;2004年05期

4 刘景华,刘俊;客车车身骨架合装工艺[J];客车技术与研究;2005年02期

5 沈恒e，

本文编号：633973