校車側翻CAE分析及車身結構輕量化研究.pdf

1、當今汽車面臨的主要問題是安全、節(jié)能和環(huán)保,對汽車結構同時進行耐撞性和輕量化設計是目前汽車研究的主要方向和節(jié)能減排的有效手段。校車作為學校的專用客車,是城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路上的一種重要的交通工具,且在中國有十分廣闊的市場前景,因此對校車的安全性和輕量化研究將具有十分重要的實用價值。
　　本文以某國產校車為研究對象,利用 CATIA建立三維 CAD模型,并利用有限元方法對車身進行初步的剛度和模態(tài)分析,分析其在彎曲和扭轉工況下的變形情況以及各

2、階的自由模態(tài)大小情況,此外還做了校車在加速、制動和轉彎三種工況下的強度分析,驗證了車身結構剛度和強度符合設計要求,得到車身模態(tài)第一階頻率為12.98Hz,第六階頻率為28.09Hz,介于路面的3Hz激勵和發(fā)動機的35Hz之間,驗證了該校車車身設計的合理性。
　　綜合運用HyperWorks和LS-DYNA有限元軟件對校車車身進行側翻碰撞安全性分析,研究了車身結構的碰撞安全性。針對校車車身耐撞性不足的問題,對結構進行合理的改進設計,

3、得到滿足ECE-R66法規(guī)要求的安全的校車車身結構。利用OptiStruct對車身骨架進行了輕量化研究,采用靈敏度分析法結合尺寸優(yōu)化法對車身底架部分縱梁截面厚度進行了優(yōu)化設計;在此基礎之上,使用正交試驗法確定車身底架橫梁材料的替換對象,采用鋁合金和鎂合金對研究對象進行材料替換,得到鋼鋁鎂復合輕量化校車車身骨架結構,針對鋼鋁鎂復合車身骨架結構的剛度和模態(tài)性能的減弱問題,采用折衷規(guī)劃法的多目標形貌優(yōu)化對部件進行優(yōu)化設計,提高其剛度和模態(tài)性能