文档介绍：全承载客车车身优化结构设计分析
摘要:车身结构对于整车性能起着举足轻重的作用,因此对车身结构设计的研究婀显得十分重要。目前我得到极大⑧的提高,客车的整车质量也旋得到了稳步发展,但与国际垅上先进的客车工业相比,仍于然存在很大的差距。从现代冲客车工业发展的重要方向全箴承载客车车身入手,进行了猜结构分析与优化设计。
关卖键词:全承载;车身结构;浈优化;客车
1全承载客车衔车身结构优化设计方法
(咀1)改变材料种类,采用密度小、杨氏模型数值高的材谵料。
(2)改变车身梁结嘿构的截面形状,提高截面的倩抗扭、抗弯刚度。
(3)也改变主要结构件的厚度,使得结构整体性能增强。通过塔改变车身的梁结构的截面形桓状和厚度是最适合全承载车馇身优化设计的方法,从而提乱高截面的抗扭、抗弯刚度,ぽ同时也能实现车身轻量化。怜
(4)车身骨架焊点处理吴。车身骨架结构具有焊点数痱目多(通常为几千一上万个劢),具有空间复杂曲面及几が何特征多等特点,受硬件条蜾件限制要建立精确的车身模莱型极为困难。根据焊点的受
碟力特性,国内外文献中提出濠了多种模拟方法,见表1:告
由表1可知,对单个焊点碛若用适当高度的块单元模拟诃时,可获得较高的精度,但幽局部网格需要很密。对大量鬼均布、密集排列的焊点,适返当调整焊点区板厚及材料参佰数后,则可用单层板模拟而建模效率高。为模拟点焊区摄相邻构件在振动时的局部分馁离与接触情况,则可用节点爬祸合法更为适宜。
2全承獗载客车车身梁结构优化设计
结构灵敏度分析算法
灵敏ぱ度是一个广泛的概念,从数触学意义上可以理解为:若函趵数F(x)可导,其一阶灵蠃敏度可表示为:
对结构的栎分析可分为动态分析和静态苠分析两个方面,对应的结构灵敏度分析也可分为动态和钕静态灵敏度分析。动态灵敏度分析有特征(特征值、特沆征向量)灵敏度分析、传递诘函数灵敏度分析和动力响应麇灵敏度分析等;静态灵敏度尴分析则可以是位移、应力等∵。
在有限元线性静态的优曩化分析中,约束和目标函数成均有可能是静力平衡方程位Q移解的响应,记为T=T(稀δ)。而位移是设计变量的母隐函数,记为δ=δ(X)羝则:T=T(δ(X))。扔
可得位移对设计变量的灵敏度为:
由上式可以看出,结构参数Xj的改变直接影畅响了质量矩阵M和刚度矩阵讽K,进而改变了固有频率。线
为了权衡每一个设计变量被在提高或不影响刚度或改善酽动态性能的同时又能降低车埏身质量,定义了一个衡量指标R,以截面厚度对车身质量和刚度的影响比较为例,辫其计算式为:
R值是指当缔截面厚度增加Xmm时,岘它对整车刚度和整车质量的峙增加的贡献的比值。
车身喙灵敏度的分析
由于前桥右谶轮悬空和后桥右轮悬空工况榇分别使前后车厢位移较弯曲工况明显降低,因此讨论整嘌车扭转刚度对车身骨架梁截面(矩形型材)长a、宽b冈、厚度t的灵敏度,同时计廊算整车质量对设计参数敏感蔌度,并计算R值。可以根据你零部件件的类型、位置和作锁用选取一些重要的构件来进遐行灵敏度分析。表2列出了ニ具体的零部件名称和代号。
位置灵敏度分析的零部件名称顶棚主横梁(A0~A20),主纵梁(A21~Aれ24)前围前挡风玻璃立柱怔(B1~B2),前挡风玻佯璃横梁(B3~B4)后围嗯后挡风玻璃立柱(B6~Bт7),后挡风玻璃横梁(B