本文關(guān)鍵詞：客車車身骨架中段采用鋁合金材料的車身結(jié)構(gòu)有限元分析與優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 輕量化 城市客車 鋼-鋁材料車身 有限元方法

【摘要】：輕量化設(shè)計(jì)是目前汽車節(jié)能減排,降低油耗,提高整車性能的一個(gè)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(chǎn)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(chǔ)上,將前乘客門后立柱與后圍立柱之間車身骨架中段結(jié)構(gòu)件使用鋁合金材料代替的車身結(jié)構(gòu)形式。本文在傳統(tǒng)鋼材料城市客車骨架的基礎(chǔ)上,將車身骨架中段部分使用鋁合金材料代替,并針對側(cè)圍、頂蓋總成不同的受力形式和鋁合金型材獨(dú)特的連接形式,設(shè)計(jì)了五種不同截面形式的鋁合金型材和應(yīng)用于鋁合金型材間、鋁合金型材與鋼材料結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式。在整車車身結(jié)構(gòu)幾何模型的基礎(chǔ)上,建立了整車車身結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型,使用HyperWorks軟件進(jìn)行了整車車身結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析和四種工況下車身結(jié)構(gòu)的靜態(tài)剛度及強(qiáng)度分析。在靜態(tài)強(qiáng)度分析得基礎(chǔ)上,對頂蓋骨架部分鋁合金材料應(yīng)力集中較大部位做了結(jié)構(gòu)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(jìn)建議。有限元分析及優(yōu)化結(jié)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(jié)構(gòu)前十階固有頻率位于7.540-22.900Hz之間,位于5-33Hz范圍內(nèi),固有振型無振型突變現(xiàn)象。四種靜態(tài)工況的計(jì)算結(jié)果顯示,彎扭組合工況下前風(fēng)窗對角線變形量最大,為13.255mm,部分側(cè)窗對角線變形量在10mm以上;底架后橋空氣彈簧支座處應(yīng)力值最大,為465.397MPa。在靜態(tài)強(qiáng)度分析得基礎(chǔ)上,對頂蓋骨架應(yīng)力集中較大部位進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使頂蓋骨架最大應(yīng)力值降低了44.931MPa。
【關(guān)鍵詞】：輕量化 城市客車 鋼-鋁材料車身 有限元方法
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U463.822
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 車身輕量化國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 鋁合金材料特性及鋼-鋁材料連接工藝11-12
• 1.3.1 鋁合金材料性能11-12
• 1.3.2 鋼-鋁材料連接性能12
• 1.4 本文工作內(nèi)容及成果12-14
• 第二章 有限元方法及OptiStruct優(yōu)化理論14-20
• 2.1 有限元方法基本理論14-17
• 2.1.1 空間梁單元特性14-16
• 2.1.2 殼單元特性16-17
• 2.2 CATIA、HyperWorks軟件介紹17-19
• 2.3 小結(jié)19-20
• 第三章 城市客車車身結(jié)構(gòu)幾何模型及整車有限元模型的建立20-29
• 3.1 鋼-鋁材料城市客車車身結(jié)構(gòu)幾何模型20-23
• 3.1.1 特殊截面鋁合金型材21-22
• 3.1.2 鋼-鋁材料城市客車車身結(jié)構(gòu)幾何模型建立22-23
• 3.2 鋼-鋁材料城市客車有限元模型的建立23-28
• 3.2.1 有限元模型單元類型的選擇24-25
• 3.2.2 有限元模型簡化原則25
• 3.2.3 殼單元質(zhì)量控制25-26
• 3.2.4 鋼-鋁材料城市客車車身結(jié)構(gòu)的有限元模型建立26
• 3.2.5 車身骨架中段采用鋁合金材料的城市客車有限元模型建立26-28
• 3.2.6 有限元模型驗(yàn)證28
• 3.3 小結(jié)28-29
• 第四章 鋼-鋁材料客車車身結(jié)構(gòu)固有模態(tài)分析29-33
• 4.1 模態(tài)分析理論基礎(chǔ)29-30
• 4.2 模態(tài)計(jì)算結(jié)果分析30-32
• 4.3 小結(jié)32-33
• 第五章 鋼-鋁材料城市客車車身結(jié)構(gòu)有限元分析33-55
• 5.1 計(jì)算工況的選擇33
• 5.2 各工況邊界條件的確定33-35
• 5.2.1 彎曲工況33-34
• 5.2.2 彎扭組合工況34
• 5.2.3 緊急制動(dòng)工況34-35
• 5.3 車身車身結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析評價(jià)指標(biāo)35-36
• 5.3.1 車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指標(biāo)35
• 5.3.2 車身結(jié)構(gòu)剛度指標(biāo)35-36
• 5.4 工況分析36-54
• 5.4.1 彎曲工況37-42
• 5.4.2 彎扭組合工況（一）42-47
• 5.4.3 彎扭組合工況（二）47-50
• 5.4.4 緊急制動(dòng)工況50-54
• 5.5 小結(jié)54-55
• 第六章 鋼-鋁材料車身結(jié)構(gòu)改進(jìn)和尺寸優(yōu)化55-63
• 6.1 頂蓋骨架結(jié)構(gòu)優(yōu)化55-59
• 6.2 車身結(jié)構(gòu)改進(jìn)建議59-62
• 6.2.1 底架縱梁、橫梁改進(jìn)59-61
• 6.2.2 車身骨架大開口改進(jìn)61
• 6.2.3 車身結(jié)構(gòu)材料選擇61-62
• 6.3 小結(jié)62-63
• 結(jié)論與展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士期間取得的研究成果68-69
• 致謝69

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬文雙;;客車市場2015年回顧及2016年展望[J];商用汽車;2016年Z1期

2 張新明;鄧運(yùn)來;張勇;;高強(qiáng)鋁合金的發(fā)展及其材料的制備加工技術(shù)[J];金屬學(xué)報(bào);2015年03期

3 魏志輝;賀俊杰;;包車白車身模態(tài)分析[J];北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2015年01期

4 林健;楊上陸;雷永平;;鋼/鋁異種材料連接接頭的強(qiáng)度及失效模式[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

5 胡宸;吳曉剛;李曉軍;王曉光;;哈爾濱城市公交工況的構(gòu)建[J];哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào);2014年01期

6 傅壘;王寶雨;孟慶磊;周靖;林建國;;鋁合金熱沖壓成形質(zhì)量影響因素[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年03期

7 吳珂列;;全鋁輕量化商用車全球市場分析[J];世界有色金屬;2012年10期

8 楊合;詹梅;李甜;王巧玲;;鋁合金大型復(fù)雜薄壁殼體旋壓研究進(jìn)展[J];中國有色金屬學(xué)報(bào);2011年10期

9 楊陽;石巖;;鋁和鋼異種金屬焊接發(fā)展現(xiàn)狀[J];長春大學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

10 羅新民;張靜文;趙廣志;任旭東;張永康;;激光沖擊強(qiáng)化對2A02鋁合金疲勞行為的影響[J];中國激光;2009年12期

，

本文編號：616695