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复杂车身骨架有限元模型快速构建及其在轻量化设计中的应用
| 论文题名： | 复杂车身骨架有限元模型快速构建及其在轻量化设计中的应用 |
| 关键词： | 全承载车架;接头快速构建;点云配准;强度分析;轻量化设计 |
| 摘要： | 复杂车身骨架有限元模型的构建要求缩短周期并提高准确性，针对建模过程中焊接关系构建效率低和空气弹簧悬架边界条件难以模拟等问题，本文对型材接头焊接关系的快速构建和使用等效载荷法对空气弹簧悬架边界条件模拟等进行了研究，提出了基于点云配准的接头焊接关系快速构建方法，并应用于车架的轻量化设计。 第一章综述了复杂车身骨架结构性能分析和轻量化设计的国内外研究现状，包括车身骨架型材接头的结构分析及焊接关系的构建研究、基于空气弹簧悬架承载性能的边界条件模拟研究和复杂车身骨架的轻量化设计等技术，讨论了上述技术目前存在的不足，介绍了本文的研究内容与组织结构。 第二章提出了基于接头集合的型材焊接关系快速构建方法，针对各分总成中存在数量较多的同种焊接接头建立相应的接头集合。提出了基于点云配准和对应节点替代的接头焊接关系快速构建方法，实现了焊接关系的快速构建，解决了车身骨架中焊接关系构建效率低和相互之间存在差异的问题。 第三章研究了基于等效载荷法的空气弹簧悬架边界条件设置。构建好焊接关系后需要设置边界条件，建立空气弹簧悬架的多体动力学模型，计算多工况下车架与空气弹簧悬架连接位置处的受力，将其作为等效载荷施加到有限元模型中，避免了空气弹簧悬架与骨架连接位置处的应力集中，使得车架的应力分布更加准确。 第四章分析了车身骨架在多工况下的应力分布，对比了各个工况下的最大应力并结合开口形变确定了危险工况;计算了车身骨架的前六阶自由模态，分析了各阶模态的频率和振型，结合发动机振动激励和路面不平度激励分析了客车在行驶过程中的振动情况。 第五章对客车车身骨架轻量化设计进行了研究。基于前面几章结构性能分析的结果，选取安全裕度较大的型材作为优化对象，基于对称性对这些型材尺寸进行相应的约束以便减小计算量，构建代理模型并使用遗传算法进行求解，最后将优化前后的方案进行对比以验证方案的可行性。 第六章总结本文的研究成果，并对今后的研究工作进行了展望。 |
| 作者： | 赵文涛 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 刘振宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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