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基于侧翻安全性的中型客车车身骨架结构分析与优化
| 论文题名： | 基于侧翻安全性的中型客车车身骨架结构分析与优化 |
| 关键词： | 中型客车;车身骨架;侧翻安全性;泡沫铝填充;多目标优化 |
| 摘要： | 客车作为城市市区及城际之间重要的交通运输工具，具有载客量大，单位运输成本低的特点，对缓解城市交通拥堵压力起着非常重要的作用。随着客车行业的迅猛发展，客车保有量逐年增加，客车发生侧翻事故造成“群死群伤”的事件时有发生，已经引起了政府部门和企业的高度重视。因此，开展客车侧翻安全性研究对保护乘员、减少交通事故伤亡具有重要意义。本文围绕提高客车侧翻安全性开展了一些研究工作，主要研究内容包括以下几个方面： （1）建立了中型客车有限元模型，并进行了静态特性及模态分析研究。在静态特性研究中，采用垂直弯曲和极限扭转两种典型工况进行分析，结果表明，客车车身骨架在两种工况下的最大应力均在车身材料Q235许用应力范围内，最大位移较小，满足要求。在模态研究中，采用自由模态形式进行分析，结果表明，在最具破坏性的低阶频率中，客车车身骨架的自由模态不在发动机等可能引起共振的频率范围内，满足要求。 （2）基于侧翻国家标准的相关要求，建立了客车侧翻仿真模型，提出了采用观察法、评估角θ法、碰撞力法相结合的生存空间新的评价方法。通过对文中模型的分析，探讨了各种评价方法的优缺点。采用多种评价方法相结合的形式，既可以确定生存空间的入侵时间及入侵量最大时间，又可以通过相互之间的对比来判定仿真过程的准确性。 （3）针对客车模型侧翻过程中变形过大问题，提出了结构改进方案和材料改进方案。在结构改进方案中，采用了封闭环设计、截面尺寸变换等方法对骨架主要受力件进行了改进。改进后的车身骨架变形减小，生存空间并未受到侵入，且侧围立柱与生存空间之间最小间隙约32mm，满足要求。在材料改进方案中，采用泡沫铝填充方法，通过静力学分析，对比结果表明，在增加等质量的情况下，泡沫铝填充对薄壁管抗弯性能增强效果明显优于增厚构件。 （4）基于结构改进后的客车模型，进行了多目标优化。以左右侧围骨架及顶盖横梁厚度为变量，改动构件质量及立柱距生存空间最小间距为目标，进行多目标优化。在满足要求的前提下，选取一组最优解,以达到轻量化及强度匹配的目的。 |
| 作者： | 刘君 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 白中浩 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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