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某校车车身骨架应力应变分析与优化设计
| 论文题名： | 某校车车身骨架应力应变分析与优化设计 |
| 关键词： | 专用校车;车身骨架;有限元分析;安全性;轻量化设计;结构优化 |
| 摘要： | 这些年来，安全、节能和环保依旧是汽车产业急需解决的主要问题，对车身骨架进行结构静态分析和轻量化设计是当前汽车研究的主要方向。随着社会经济的发展，校车越来越成为城市和乡镇学生上学的主要交通工具，并且未来市场十分广阔。然而交通事故的逐年增加为我们敲响了孩子们用生命作为代价的警钟:解决校车的安全问题迫在眉睫。为此，国家标准化管理委员会、工业和信息化部采取行动，组织全国汽车标准化技术委员会在“安全第一、符合国情”的原则基础上，并且在多次广泛征求社会各界意见后修订了专用校车安全国家标准，新标准中对大中型专用校车的车身骨架结构提出了更高的强度要求。 本文根据国家《专用校车安全技术条件》相关技术标准，采用有限元法对整车骨架的静力学特性和模态特性求解分析，而且在对校车的整车骨架做出静力学特性分析后运用尺寸优化方法对应力较小杆件截面进行轻量化设计。取现有的国内某款大型半承载式校车作为优化分析对象，通过达索公司旗下的CATIA软件将整车骨架几何三维模型创立，并且将CATIA三维几何体以STEP格式输入Hyperworks软件中，通过Hypermesh软件进行前处理建立校车整车车体骨架的二维壳单元有限元模型，依据现实工况对有限元模型设置约束并且施加具体载荷。针对校车正常运行过程中满载状态下的最常见五种工况进行了仿真分析，研究了校车在这五种工况下车体骨架的应力分布和变形情况。设计了基于电算电测技术的校车实车静力学强度实验系统，通过实验数据分析了车身骨架的应力应变情况，验证了该校车车体骨架有限元模型的准确性和说明了后续优化设计的可行性。 在以上工作的基础上，运用尺寸优化技术对应力较小车身的顶围骨架和左右侧围的局部骨架杆件进行尺寸优化设计，在满载弯曲及满载扭转两种极限工况下采用有限元法对尺寸优化后模型进行分析。通过与优化前模型分析结果进行对比，发现轻量化后的新校车车身相对原车身质量减少了69.73Kg，车身结构强度与优化前基本保持一直，结构刚度较优化前小幅度增加，达到既定的优化目的，取得了较好的轻量化效果，说明了此次优化设计方案取得了预期效果及为今后的校车设计提供了现实的指导意义。 |
| 作者： | 蔡卫江 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 郑再象 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 扬州大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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