大型客車(chē)車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)分析與輕量化研究.pdf

1、隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，汽車(chē)安全、能源與環(huán)境問(wèn)題備受關(guān)注。針對(duì)目前廣泛使用的大型客車(chē)產(chǎn)品，本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)技術(shù)的最新研究成果，對(duì)客車(chē)車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析與輕量化研究，得到了車(chē)身骨架的結(jié)構(gòu)性能參數(shù)并提出了車(chē)身骨架鋼鋁一體化結(jié)構(gòu)方案，對(duì)客車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。
　　本文以BY6128型客車(chē)車(chē)身骨架為研究對(duì)象，首先從車(chē)身骨架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、布局方式以及承載特征等方面，對(duì)車(chē)身骨架進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。通過(guò)簡(jiǎn)化車(chē)身骨架的幾何

2、模型，賦予單元與材料屬性，形成計(jì)算所需的有限元模型。
　　選擇水平彎曲、緊急制動(dòng)、極限扭轉(zhuǎn)、緊急轉(zhuǎn)彎作為客車(chē)的工況條件，通過(guò)合理定義每種工況下的載荷與邊界條件，對(duì)車(chē)身骨架進(jìn)行有限元靜態(tài)分析，得出車(chē)身骨架的應(yīng)力分布與變形情況，綜合評(píng)價(jià)了其剛度與強(qiáng)度性能。
　　以動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析，得到低階模態(tài)下車(chē)身骨架的固有頻率和振型，掌握其動(dòng)態(tài)特性；通過(guò)對(duì)車(chē)身骨架進(jìn)行諧響應(yīng)分析，得到發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)下車(chē)身骨架前、中、

3、后三個(gè)部位的位移分布，掌握其動(dòng)態(tài)響應(yīng)狀況。
　　從材料屬性、適用范圍、加工工藝等方面，對(duì)比分析鋁合金、高強(qiáng)度鋼、鎂合金、塑料等幾種輕量化材料，認(rèn)為鋁合金是最合適的車(chē)用輕量化材料之一。研究分析了尺寸優(yōu)化、結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化、多材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化等輕量化方法。從輕量化材料和結(jié)構(gòu)優(yōu)化兩方面綜合研究客車(chē)車(chē)身骨架的輕量化方法，提出車(chē)身骨架鋼鋁一體化結(jié)構(gòu)方案，完成車(chē)身骨架的輕量化設(shè)計(jì)。
　　對(duì)鋼鋁一體化車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工況校核分析和模態(tài)分析，對(duì)比