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客车车身骨架有限元建模及优化分析
| 论文题名： | 客车车身骨架有限元建模及优化分析 |
| 关键词： | 客车车身;ANSYS;模态分析;静态强度试验;动态强度试验 |
| 摘要： | 有限元分析是现代工程设计中一种快捷、有效的辅助工具。在汽车结构设计中，它对提高汽车动、静态性能和优化车身、车架结构设计，缩短新车开发周期，节约开发费用，均具有重要意义。将有限元技术应用于客车车身的结构分析，提出改进意见，使结构能够满足强度和刚度要求，己经成为车身设计的重要组成部分。随着计算机及其技术的发展，各种大型有限元软件，如ANSYS，NASTRAN，PARTRAN等纷纷推出，有限元技术广泛被应用于车身结构的静动态特性分析和模态分析等领域。实践证明，利用有限元法对客车车身骨架结构进行分析是有效的，可进行静动态分析，并对结构的承载特性和振动特性进行评价，充分认识其强度和固有振型，了解车身可能会有的应力和变形情况。 以某型国产客车为例，在工程图纸的基础上，首先利用ANSYS软件建立了全车骨架结构的几何模型。然后利用梁单元，建立了供强度计算的有限元模型并进行了简化。在有限元模型的建立过程中，不但考虑了边界条件的处理与简化，还考虑了骨架结构以及作用在其上的载荷的处理方法。结合客车在实际运行中出现的四种典型工况，如直线匀速行驶，路面高低不平出现单轮瞬间悬空，紧急制动及急速转弯等工况，详尽地进行了车身骨架结构的强度计算。然后计算了客车骨架的自由振动模态，研究了如何使用ANSYS软件进行客车车身结构的模态分析，获得了车身的固有频率及相应的振型，为车身结构的改进设计做出了有益的尝试。 优化设计是本文研究的另一个方面。汽车优化不仅可以节省材料，而且有利于提高整车的动力性和经济性并减少排放。本文优化设计是在进行车身骨架强度和动态(模态)CAE分析及静动强度态试验基础上，并结合相关研究及工程实践经验，提出结构优化方案。按照此方案，车身骨架共减轻273kg，达到减重5％以上的目标。CAE分析表明，优化后的车身骨架应力分布没有较大的变化，强度满足要求。 计算结果表明，文中建立的有限元模型是合理的，分析是正确的，所得结果可直接用于指导客车设计的改进和性能评价。 |
| 作者： | 陈玉杰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陈朝阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 合肥工业大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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