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客车骨架结构建模及其轻量化方案研究
| 论文题名： | 客车骨架结构建模及其轻量化方案研究 |
| 关键词： | 客车骨架;结构建模;汽车轻量化;骨架结构;有限元分析;优化方案;强度和刚度;结构优化;技术路线;车身骨架;有限元模型;灵敏度分析;整车质量;企业;客车结构;客车车身;仿真分析;可行性;可信性;工况 |
| 摘要： | 轻量化是汽车结构发展的趋势之一，可减少能源消耗，降低尾气排放，减少空气污染，同时提高车辆的操纵稳定性、行驶安全性、乘坐舒适性等性能。客车车身骨架是重要的承载件，它的质量占客车整车质量的三分之一左右，车身骨架的轻量化对减轻客车的整车质量有着非常重要的意义。 本文研究的主要目的是探讨汽车轻量化的技术路线；分析客车骨架结构在满载弯曲和纯扭转工况下的强度和刚度；优化骨架结构来减轻骨架的重量。首先根据客车结构的二维图纸，利用CATIA软件建立客车骨架结构的几何模型，采用壳单元建立有限元模型。对客车车身有限元分析模型进行了合理性与可信性验证，确保有限元仿真分析结果的可信性，然后对客车骨架结构满载弯曲工况和纯扭转工况进行静力仿真分析，为客车骨架结构轻量化提供了可靠依据。 论文在对汽车轻量化背景、国外汽车轻量化的技术路线、国内研究概况进行归纳总结的基础上，探讨了客车轻量化的技术路线和趋势。结合目前国内客车企业的现状，采用MSC．NASTRAN有限元分析软件优化客车骨架结构。先根据客车结构优化积累的经验和企业反馈的信息优化客车骨架结构，在此基础上，通过结构厚度的灵敏度分析优化骨架结构。综合灵敏度分析的两个优化结果得出一套轻量化方案，根据方案修改有限元模型，并分析其强度、刚度和模态，与原模型的分析结果进行比较，确定方案的可行性。最后与企业相关工作人员共同研究优化方案在工艺和结构上的可行性，来确定最终优化方案。 本文结构优化是在车身骨架强度和刚度及动态（模态）CAE分析基础上进行，并结合工程实践经验，提出结构优化方案。按照此方案，客车骨架共减轻282kg，减重9．6％。有限元分析表明，强度和刚度满足要求。目前，企业已经按照优化方案生产出样车，并在进行相关实验，来确定轻量化方案的工业化前景。 |
| 作者： | 罗运 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 兰凤崇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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