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客车车身骨架中段采用铝合金材料的车身结构有限元分析与优化
| 论文题名： | 客车车身骨架中段采用铝合金材料的车身结构有限元分析与优化 |
| 关键词： | 客车;车身结构;有限元分析;优化设计;铝合金 |
| 摘要： | 轻量化设计是目前汽车节能减排，降低油耗，提高整车性能的一个重要手段。与传统钢材料车身及全铝车身相比，钢-铝材料车身很好的兼顾了整车骨架轻量化与生产成本的要求。本文中钢-铝材料车身是指在传统钢材料车身的基础上，将前乘客门后立柱与后围立柱之间车身骨架中段结构件使用铝合金材料代替的车身结构形式。 本文在传统钢材料城市客车骨架的基础上，将车身骨架中段部分使用铝合金材料代替，并针对侧围、顶盖总成不同的受力形式和铝合金型材独特的连接形式，设计了五种不同截面形式的铝合金型材和应用于铝合金型材间、铝合金型材与钢材料结构间的连接件，形成了一种城市客车车身骨架中段采用铝合金材料的车身结构形式。在整车车身结构几何模型的基础上，建立了整车车身结构有限元计算模型，使用HyperWorks软件进行了整车车身结构的模态分析和四种工况下车身结构的静态刚度及强度分析。在静态强度分析得基础上，对顶盖骨架部分铝合金材料应力集中较大部位做了结构优化。针对车身骨架大开口对角线变形量较大问题提出了改进建议。 有限元分析及优化结果表明：本文提出的车身骨架中段采用铝合金材料的城市客车车身结构前十阶固有频率位于7.540-22.900Hz之间，位于5-33Hz范围内，固有振型无振型突变现象。 四种静态工况的计算结果显示，弯扭组合工况下前风窗对角线变形量最大，为13.255mm，部分侧窗对角线变形量在10mm以上；底架后桥空气弹簧支座处应力值最大，为465.397MPa。在静态强度分析得基础上，对顶盖骨架应力集中较大部位进行了结构优化，使顶盖骨架最大应力值降低了44.931MPa。 |
| 作者： | 赵文亮 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 李耀华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长安大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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