客车车身骨架结构有限元分析与研究.pdf

合肥工业大学硕士学位论文客车车身骨架结构有限元分析与研究姓名：谷叶水申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：石琴20050501客车车身骨架结构有限元分析与研究摘要：本文以客车车身骨架为主要对象，针对某客车全承载式车身进行有限元分析与研究，并结台本课题组前期对轮胎所作的一些研究工作，对采用有限元方法研究整车动态性能作了初步探讨。本文的主要内容及成果如F：(1)在前人研究成果的基础上，探讨了面向对象的有限元程序设计方法，为使用先进的软件设计理念进行有限元程序的开发奠定了初步基础；(2 1 通过分析车身结构的力学特性，建立了客车车身结构有限元计算模型，并总结归纳了车身结构模型化的方法：(3)结合国内外研究成果，分析了各种工况下车身骨架的应力及变形状况，分析结果为该车型的轻量化改进提供了参考依据；(4 1 根据该客车的动态性能要求，对该车身骨架进行模态分析，计算结果合理，并为后续的随机振动分析奠定了基础：(5、建立了轮胎一悬架系统的谱分析模型，使用路面激励谱计算得到车身骨架所受的载荷谱，使用此载荷谱对车身骨架进行多点谱响应分析，探索了一套使用有限元方法分析车辆谱响应的方法；(6)对孩客车车身骨架进行了静、动态电测试验，为有限元分析提供实践依据，并验证了有限元模型的精确性；(7)使用A P D L 语言编写了车身结构优化分析程序，对车身骨架进行结构参数优纯设计，提趣了该车身嚣絮致改进设计方寨，并对擎颚部分避行雍羚优化，为事项括局设计撬供了参考；本文创新之处是客车车赡骨架结构动恣有限元分析和优化设计。动态分析部分结合承载式颦身的实际特点，将车身动态分析划分为车身骨浆孝口轮胎一融絮秀帮分分裂遴行谱分褥，撬麓7 菠震蠢陵元分辑大黧复杂缝兹懿效率；蕹矜优化部分，为降低优化问题的规模，将静恣分析的结柴作为车顶优化的边界条件，突破了传统车身优化设计理论的局限，解决了客车车身骨架模型复杂以及计算爨大的问题。惑之，本论文硬究客零车身骨架的蠢限元分橱楚客车车身结擒设诗静一个熏爱发展，蠢诧其有重要麓理论意义帮实雳傍筐!关键词：车身骨架有限元分析结构优化拓棼优纯模态分析多点谱分析A N S Y SF i n i t eE l e m e n tA n a l y s i sa n dS t u d yo nB u sB o d yF r a m eA B S T R A C TI nt h i sp a p e r，s e r i e so fF i n i t eE l e m e n tA n a l y s i sa n ds t u d yo nB u sB o d yF r a m ea r ep r e c e d e dB a s e do nt h er e s e a r c ho nt i r ed o n eb e f o r e，am e t h o do fu s i n gF i n i t eE l e m e n tM e t h o dt os t u d yb u sd y n a m i cp e r f o r m a n c ei sd i s c u s s e df u n d a m e n t a l l y T h em a i nc o n t e n t sa n dc o n c l u s i o n sa r ea sf o I l o w s：(I)B a s e do nr e a d y-m a d er e s e a r c h e s，O b j e c t O r i e n t e dA n a l y s i sa n dD e s i g nm e t h o du s e di nF i n i t eE l e m e n tp r o g r a m m i n ga r ed i s c u s s e di nc h a p t e r2；(2)B ya n a l y z i n gt h em e c h a n i c sc h a r a c t e ro fb u sb o d yf l a m e，aF i n i t eE l e m e n tM o d e lo ft h ef r a m ei se s t a b l i s h e d，a n ds o m ek e yi s s u e sa b o u tf l a m em o d e l i n ga r es u m m a r i z e d；(3)I n t e g r a t i n gt h ed o m e s t i ca n df o r e i g nc o r r e l a t i v er e s e a r c h e s，s e r i e so fs t a t i ca n a l y s i so nt h ef r a m ea r ei m p l e m e n t e d，t h er e s u l t so fs t r e s s，s t r a i na n dd e f o r mp r e s e n tr e f e r e n c e sf o rt h ef l a m eI i g h t e n i n gd e s i g n；(4)A c c o r d i n gt ot h ed y n a m i cr e q u i r e m e n to fab u s，m o d a la n a l y s i so nt h ef l a m ei sp e r f o r m e da n dt h er e a s o n a b l er e s u l tp r o v i d e sas o l i df o u n d a t i o nf o rs u c c e d e n ts p e c t r u ma n a l y s i s；(5)Am o d e lo fg r o u n d-t i r e s u s p e n ds y s t e mi se s t a b l i s h e di nc h a p t e r5：t h ei n p u ts p e c t r u mo ft h ef f 8 m ei so b t a i n e db yu s i n gt h em o d e lu n d e rt h ew h i t en o i s er o a ds p e c t r u m a n dt h e nt h em u l t i p o i n ts p e c t r u ma n a l y s i sr e s p o n s eo ft h ef l a m eu n d e rt h ei n p u ts p e c t r u mi sa c h i e v e d T h i sp r o v i d e san e wF E Mt oa n a l y s i sv e h i c l er e s p o n s es p e c t r u m；(6)S t a t i ca n dd y n a m i ce x p e r i m e n t so ft h ef r a m ea r ee x p a t i a t e di nc h a p t e r6，t h er e s u l t so ft h ee x p e r i m e n t sh a v et e s t i f i e dt h ea n a l y s e sd o n ea b o v e，a n do f f e r e dp r a c t i c a lf o u n d a t i o n；(7)S t r u c t u r eO p t i m i z a t i o nA n a l y s i sp r o g r a mo ft h ef l a m ei sw r i t t e nb yu s i n gA P D L，a n do p t i m i z e ds c h e m e sa r ec o n c l u d e dt h r o u g ht h eS t r u c t u r eO p t i m i z a t i o nA n a l y s i s，A l s oT o p o l o g yO p t i m i z a t i o nA n a l y s i si sp e r f o r m e do nt o pc o v e ro ft h ef r a m e；t h er e s u l t sp r o v i d er e f e r e n c ep o i n t st ot h ei m p r o v e m e n to ft h es t r u c t u r e；T h eo r i g i n a l i t yo ft h ep a p e ri sa p p l y i n gF E Mo na n a l y z i n gt h ed y n a m i cp e r f o r m a n c ea n dt o p o l o g yo p t i m i z a t i o n+I nd y n a m i ca n a l y s i s，t h ew h o l ev e h i c l es y s t e mi ss p l i ti n t ot w os u b s y s t e m，r e s p e c t i v ea n a l y s e so nt h es u b s y s t e ma r em o r ee f f e o t i v eo np e r s o n a lc o m p u t e rt h a nt h ew h o l eo n e I nt o p o l o g yo p t i m i z a t i o n，t h ep r o b l e mi ss i m p l i f i e db ys e p a r a t i n gt h et o pc o v e rf r o mt h ef l a m ea n dt h em e t h o do fa p p l y i n gt o p o l o g yo p t i m i z a t i o no ns u b-s t r u c t u r ei sa d v a n c e d I naw o r d，t h ep a p e ri sav e r yi m p o r t a n td e v e l o p m e n to nv e h i c l ee n g i n e e r i n ga n dh a sa ni m p o r t a n tt h e o r ys i g n i f i c a n c ea n dp r a c t i c a lv a l u e。K e yw o r d s：B o d yF r a m e，F i n i t eE l e m e n tA n a l y s i s，M o d a lA n a l y s i s，S p e c t r u mA n a l y s i s，S t r u c t u r eO p t i m i z a t i o n，T o p o l o g yO p t i m i z a t i o n，A N S Y S合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：主席：(工作单位职称)呷辜乱最委员：剔吼怎缘触吠苏枚受礼办1 卞仰飘邓参叫匀炒删移涨t 磊批孑撒友文枷确大趟A嫂状aA 钮插图清单图1 1 乍身结构分析系统集成框圈3圈l 一2 论文组织结