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某型客车车身侧翻安全性分析及结构优化设计
| 论文题名： | 某型客车车身侧翻安全性分析及结构优化设计 |
| 关键词： | 客车车身;骨架结构;优化设计;侧翻安全性;刚强度分析;尺寸优化 |
| 摘要： | 随着计算机科技的迅速发展，在汽车产品开发过程中，作为分析和优化的CAE技术已越来越不可缺少。为了研制在结构、质量、性能、安全等方面合理可靠且优越舒适的客车，有限元技术在客车车身的静动态分析研究方面发挥了至关重要的作用。 本文在调研国内外相关研究的基础上，运用有限元方法对全承载式车身的12米客车车身骨架进行建模、分析和优化改进设计。客车有限元模型根据整车真实三维模型建立，模型由车身和底盘构成。其中，车身骨架主要用四节点壳单元模拟，底盘个别零部件用实体单元模拟，空气弹簧由弹簧-阻尼特性模拟以获得更好的力学响应特性。整个模型由1825393个节点，1960423个单元组成，整车整备质量为13吨。 应用Nastran软件对车身骨架在弯曲工况和弯扭组合工况下进行静力分析，获得整车应力分布和变化情况；应用Dyna软件进行车身骨架侧翻仿真试验分析，得到整车侧翻的动力学响应。强度分析结果表明，本车在弯曲工况下的最大应力达到219.3MPa，安全系数仅为1.573，小于推荐安全值2.5。原车存在应力集中情况，有材料失效的风险。侧翻仿真也显示该车右侧围立柱侵入生存空间，最大侵入量为95.32mm，对乘员人身安全构成威胁。分析结果表明客车车身骨架存在进一步优化的空间，为结构优化提供了依据和参考。 本文通过仿真结果并结合实际情况对车身结构进行优化，主要对车身骨架进行截面尺寸优化，对乘客门后立柱、座椅下隔板与后排地板骨架进行结构改进。改进后整车最大应力明显下降，弯曲工况整车的最大应力由219.3MPa降低至135MPa，弯扭工况由215.3MPa降低至167.6MPa，安全系数均大于推荐值。模态分析显示结构的优化对振动频率的影响很小，基本避开了各个激励源的频率范围。侧翻试验仿真中，右侧围各立柱均未侵入生存空间，优化加强效果明显。 本文可为客车整体骨架的优化提供参考和依据，优化方案运用于企业的实际生产中，满足了企业的实际需求，为客车企业提高客车安全性能与轻量化提供设计方法。 |
| 作者： | 庄首吉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 黄红武;韩勇;陆军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 厦门理工学院 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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