空氣懸架大客車(chē)有限元建模方法及工程應(yīng)用研究.pdf

1、車(chē)身骨架作為客車(chē)的主要承載結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)安全性是客車(chē)被動(dòng)安全性能的重要指標(biāo)，也是保證客車(chē)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素。與此同時(shí)，車(chē)身骨架的質(zhì)量在客車(chē)整備質(zhì)量中占有較大的比重，對(duì)其進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)既能減少客車(chē)的能源消耗，又能降低其碰撞能量，是提高客車(chē)的能源利用效率和結(jié)構(gòu)安全性的重要措施。采用有限元技術(shù)對(duì)客車(chē)的車(chē)身骨架進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu)校核和輕量化設(shè)計(jì)在提高客車(chē)的安全性、舒適性、降低能源消耗和減少排放等方面具有重要意義。
　　目前，基于有限元技術(shù)的

2、空氣懸架客車(chē)結(jié)構(gòu)特性分析在車(chē)身骨架的典型工況分析、拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)和側(cè)翻安全性仿真三方面尚存在以下不足：基于簡(jiǎn)化懸架法的典型工況建模方法難以準(zhǔn)確模擬空氣懸架的耦合承載特性，且忽略了高度閥組合控制方式的作用，與空氣懸架的實(shí)際承載特性有一定差異。拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)中，車(chē)身骨架有限元模型較為龐大，需要耗費(fèi)大量的計(jì)算資源；且邊界條件設(shè)置過(guò)于簡(jiǎn)化，拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的可靠性較低。進(jìn)行全試驗(yàn)周期的客車(chē)側(cè)翻安全性仿真，計(jì)算規(guī)模龐大，不利于縮短設(shè)計(jì)周期。
　　針

3、對(duì)以上不足，本課題開(kāi)展了如下相關(guān)理論研究和工程運(yùn)用工作：
　　1、建立了基于載荷等效法和輔助約束法相結(jié)合的空氣懸架客車(chē)典型工況有限元建模方法：通過(guò)力學(xué)分析與數(shù)值求解，建立了空氣懸架系統(tǒng)耦合承載特性的分析計(jì)算方法；建立了基于載荷等效法和輔助約束法相結(jié)合的有限元建模方法。基于上述方法，課題進(jìn)行了Corp612A、Corp612B兩型空氣懸架客車(chē)的典型工況結(jié)構(gòu)校核和輕量化改進(jìn)。Corp612A型客車(chē)實(shí)車(chē)減重170kg，并已通過(guò)可靠性試驗(yàn)

4、， Corp612B型全承載式客車(chē)設(shè)計(jì)減重250kg。
　　2、建立了基于子結(jié)構(gòu)技術(shù)和載荷等效法的客車(chē)車(chē)身骨架拓?fù)鋬?yōu)化方法：在拓?fù)鋬?yōu)化分析中引入子結(jié)構(gòu)技術(shù)，將非拓?fù)鋮^(qū)域結(jié)構(gòu)凝聚為超單元，達(dá)到節(jié)約計(jì)算資源的目的；同時(shí)，采用基于載荷等效法和輔助約束法相結(jié)合的建模方法，提高拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的可靠性。基于上述建模方法，課題進(jìn)行了客車(chē)頂棚、側(cè)圍和底架格柵的單工況和綜合工況拓?fù)鋬?yōu)化分析，子結(jié)構(gòu)技術(shù)的引入使拓?fù)鋬?yōu)化分析效率提高了兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上。