客車車身骨架中段采用鋁合金材料的車身結構有限元分析與優(yōu)化.pdf

1、輕量化設計是目前汽車節(jié)能減排，降低油耗，提高整車性能的一個重要手段。與傳統(tǒng)鋼材料車身及全鋁車身相比，鋼-鋁材料車身很好的兼顧了整車骨架輕量化與生產成本的要求。本文中鋼-鋁材料車身是指在傳統(tǒng)鋼材料車身的基礎上，將前乘客門后立柱與后圍立柱之間車身骨架中段結構件使用鋁合金材料代替的車身結構形式。
　　本文在傳統(tǒng)鋼材料城市客車骨架的基礎上，將車身骨架中段部分使用鋁合金材料代替，并針對側圍、頂蓋總成不同的受力形式和鋁合金型材獨特的連接形式，

2、設計了五種不同截面形式的鋁合金型材和應用于鋁合金型材間、鋁合金型材與鋼材料結構間的連接件，形成了一種城市客車車身骨架中段采用鋁合金材料的車身結構形式。在整車車身結構幾何模型的基礎上，建立了整車車身結構有限元計算模型，使用HyperWorks軟件進行了整車車身結構的模態(tài)分析和四種工況下車身結構的靜態(tài)剛度及強度分析。在靜態(tài)強度分析得基礎上，對頂蓋骨架部分鋁合金材料應力集中較大部位做了結構優(yōu)化。針對車身骨架大開口對角線變形量較大問題提出了改進

3、建議。
　　有限元分析及優(yōu)化結果表明：本文提出的車身骨架中段采用鋁合金材料的城市客車車身結構前十階固有頻率位于7.540-22.900Hz之間，位于5-33Hz范圍內，固有振型無振型突變現(xiàn)象。
　　四種靜態(tài)工況的計算結果顯示，彎扭組合工況下前風窗對角線變形量最大，為13.255mm，部分側窗對角線變形量在10mm以上；底架后橋空氣彈簧支座處應力值最大，為465.397MPa。在靜態(tài)強度分析得基礎上，對頂蓋骨架應力集中較大部位