某校車車身骨架應力應變分析與優(yōu)化設計.pdf

1、這些年來，安全、節(jié)能和環(huán)保依舊是汽車產(chǎn)業(yè)急需解決的主要問題，對車身骨架進行結構靜態(tài)分析和輕量化設計是當前汽車研究的主要方向。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，校車越來越成為城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)學生上學的主要交通工具，并且未來市場十分廣闊。然而交通事故的逐年增加為我們敲響了孩子們用生命作為代價的警鐘:解決校車的安全問題迫在眉睫。為此，國家標準化管理委員會、工業(yè)和信息化部采取行動，組織全國汽車標準化技術委員會在“安全第一、符合國情”的原則基礎上，并且在多次廣泛征求

2、社會各界意見后修訂了專用校車安全國家標準，新標準中對大中型專用校車的車身骨架結構提出了更高的強度要求。
　　本文根據(jù)國家《專用校車安全技術條件》相關技術標準，采用有限元法對整車骨架的靜力學特性和模態(tài)特性求解分析，而且在對校車的整車骨架做出靜力學特性分析后運用尺寸優(yōu)化方法對應力較小桿件截面進行輕量化設計。取現(xiàn)有的國內(nèi)某款大型半承載式校車作為優(yōu)化分析對象，通過達索公司旗下的CATIA軟件將整車骨架幾何三維模型創(chuàng)立，并且將CATIA三維

3、幾何體以STEP格式輸入Hyperworks軟件中，通過Hypermesh軟件進行前處理建立校車整車車體骨架的二維殼單元有限元模型，依據(jù)現(xiàn)實工況對有限元模型設置約束并且施加具體載荷。針對校車正常運行過程中滿載狀態(tài)下的最常見五種工況進行了仿真分析，研究了校車在這五種工況下車體骨架的應力分布和變形情況。設計了基于電算電測技術的校車實車靜力學強度實驗系統(tǒng)，通過實驗數(shù)據(jù)分析了車身骨架的應力應變情況，驗證了該校車車體骨架有限元模型的準確性和說明了

4、后續(xù)優(yōu)化設計的可行性。
　　在以上工作的基礎上，運用尺寸優(yōu)化技術對應力較小車身的頂圍骨架和左右側圍的局部骨架桿件進行尺寸優(yōu)化設計，在滿載彎曲及滿載扭轉兩種極限工況下采用有限元法對尺寸優(yōu)化后模型進行分析。通過與優(yōu)化前模型分析結果進行對比，發(fā)現(xiàn)輕量化后的新校車車身相對原車身質(zhì)量減少了69.73Kg，車身結構強度與優(yōu)化前基本保持一直，結構剛度較優(yōu)化前小幅度增加，達到既定的優(yōu)化目的，取得了較好的輕量化效果，說明了此次優(yōu)化設計方案取得了預期