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基于顶部抗压和侧翻安全性的客车车身多目标轻量化优化设计
| 论文题名： | 基于顶部抗压和侧翻安全性的客车车身多目标轻量化优化设计 |
| 关键词： | 客车车身;多目标轻量化;优化设计;顶部抗压;侧翻安全性 |
| 摘要： | 目前，在客车引起的交通事故中，侧翻事故造成的伤害最大，而绝大多数事故的伤害程度都和客车上部结构强度相关，因此，进行客车上部结构安全性研究非常重要。本文提出全面研究分析客车上部结构安全性的方法，结合客车侧翻试验和顶部抗压试验进行客车上部结构安全性分析，然后在满足客车安全性能的前提下进行车身轻量化优化设计。 本次优化设计分成两个阶段循序渐进地开展，综合新型结构、新型材料和新型制造工艺三方面进行客车车身轻量化优化设计。第一阶段是采用轻质材料和结构优化的思想，基于车身模块化和多材料匹配的策略开展车身多目标轻量化优化设计。第二阶段采用先进制造工艺和结构优化的思想，提出了梯度强度立柱结构，并基于梯度强度立柱结构进行轻量化优化设计。围绕客车车身轻量化这一主题，本文开展的主要研究内容如下： 首先建立某全承载式客车车身有限元模型，并通过车身段侧翻实验验证有限元模型的有效性。进行车身顶部抗压分析及侧翻安全性分析，研究结果表明客车车身上部结构安全性存在不足，特别是侧翻安全性严重不足，因此为提高车身安全性并实现轻量化优化设计。首先采用轻质材料和结构优化的思想，基于多材料匹配和车身模块化划分的策略，开展第一阶段车身多目标轻量化优化设计。先对车身上部结构进行分块处理，然后在满足安全性的前提下，基于各子块的材料匹配进行车身多目标轻量化优化设计。经过优化获得“合适的部件应用合适的材料”，并匹配合适尺寸的“多材料混合车身”。在此基础上，基于所提出的梯度强度立柱结构的强度匹配，进一步进行车身轻量化优化设计。经过优化获得“不同位置匹配合适强度材料”，并有合适尺寸的最优“梯度强度立柱结构”，在保证客车安全性能的基础上，进一步实现立柱结构的轻量化。经过两个阶段的优化，车身在满足安全性能的条件下减重300多公斤，并提高了车身其他性能。与初始模型相比，车身综合性能得到较大提高，取得了较好的优化效果。 |
| 作者： | 周莎 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 张勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华侨大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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