本文關鍵詞：考慮動態(tài)峰值力的客車車身骨架輕量化研究

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【摘要】：減輕客車整備質(zhì)量對增加續(xù)駛里程、改善動力性、降低制造成本具有非常重要的意義。車身骨架作為客車的關鍵承載部件,對其進行輕量化設計意義十分重大。目前利用有限元方法對客車車身骨架結(jié)構(gòu)輕量化設計時,一般采用施加靜態(tài)荷載的方法,此方法需要考慮一個動載系數(shù)。但動載系數(shù)的取值需要復雜的實驗研究,周期較長。針對某款自主知識產(chǎn)權(quán)的客車車身骨架,提出考慮動態(tài)峰值力的車身骨架輕量化設計研究方法。首先,利用Solid Works建立客車車身骨架的三維幾何模型,借助ANSYS劃分模型網(wǎng)格并進行典型多工況下的靜力學強度分析,該車身骨架扭轉(zhuǎn)工況為最危險工況。然后在ADAMS/Car環(huán)境下建立客車整車模型與C級道路模型,提取各荷載的動態(tài)峰值力,建立考慮動態(tài)峰值力的車身骨架有限元模型。最后,利用Isight軟件平臺集成Solid Works與ANSYS軟件分別進行模型幾何參數(shù)化和有限元分析計算,構(gòu)建考慮動態(tài)峰值力的車身骨架輕量化模型。在保證強度和剛度性能的前提下,以減輕底盤車架總質(zhì)量為目標,以底盤車架橫縱梁厚度為設計變量,對其進行輕量化設計研究。優(yōu)化結(jié)果表明,客車底盤車架質(zhì)量減輕8.84%,輕量化效果顯著。并對輕量化后的車身骨架進行靜力學強度校核。扭轉(zhuǎn)工況下客車車身骨架的最大應力為283MPa,安全系數(shù)為1.22,符合設計要求。滿載工況下客車車身骨架的最大應力為115MPa,安全系數(shù)為3.00,符合設計要求。進一步對車身骨架進行動力學模態(tài)分析,車身骨架前10階模態(tài)的固有頻率均在6~15 Hz范圍內(nèi),路面不平度的激勵大多在3Hz以下,發(fā)動機怠速引起的激振頻率一般高于27Hz,表明該車身骨架能夠有效避開激勵源頻率以免共振。輕量化后的車身骨架能夠滿足不同工況下的使用要求。結(jié)果表明:考慮動態(tài)峰值力的車身骨架輕量化設計理論具有合理性和可行性�？紤]動態(tài)峰值力對車身骨架進行有限元分析時,與考慮動載系數(shù)的方法相等同,該方法能準確計算不同位置載荷的動載系數(shù),避免不同工況下動載系數(shù)的實驗研究問題,從而縮短設計時間,節(jié)省研發(fā)費用。
【關鍵詞】：車身骨架 輕量化 動態(tài)峰值力 有限元分析 動力學分析
【學位授予單位】：青島大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.831
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 緒論6-12
• 1.1 研究背景與意義6-7
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀7-10
• 1.2.1 有限元方法在車輛輕量化上的應用現(xiàn)狀7
• 1.2.2 多體動力學在車輛輕量化上的應用現(xiàn)狀7-8
• 1.2.3 基于Isight的多學科設計優(yōu)化研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2.4 客車車身骨架輕量化的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 研究內(nèi)容10-12
• 第二章 基于靜態(tài)荷載車身骨架多工況有限元分析12-24
• 2.1 客車整車參數(shù)12-13
• 2.2 車身骨架有限元模型的建立13-19
• 2.2.1 車身骨架的三維模型13-14
• 2.2.2 車身骨架的有限元模型14-15
• 2.2.3 鋼板彈簧的等效處理方法15-19
• 2.3 骨架荷載的簡化19
• 2.4 車身骨架邊界條件的處理及靜力學分析19-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第三章 考慮動態(tài)峰值力車身骨架有限元分析24-44
• 3.1 整車虛擬樣機的建立24-26
• 3.1.1 懸架結(jié)構(gòu)的建立24
• 3.1.2 輪胎模型的建立24-25
• 3.1.3 其他子系統(tǒng)的建模25-26
• 3.2 路面模型的建立26-28
• 3.2.1 路面的分類26
• 3.2.2 基于諧波疊加法建立道路模型26-28
• 3.3 ADAMS動力學方程的求解28-31
• 3.3.1 初始條件的分析28-30
• 3.3.2 動力學方程求解算法介紹30-31
• 3.4 車身骨架各部分荷載動態(tài)峰值力的提取31-41
• 3.5 基于動態(tài)峰值力的骨架有限元分析41-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 考慮動態(tài)峰值力車架的輕量化研究44-52
• 4.1 Hooke-Jeeves算法描述44-45
• 4.2 底盤車架設計優(yōu)化模型建立45-48
• 4.3 車架設計優(yōu)化結(jié)果分析48-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 輕量化后車身骨架性能仿真研究52-58
• 5.1 基于動態(tài)峰值力車身骨架的有限元分析52-55
• 5.1.1 骨架的強度校核52-53
• 5.1.2 車架的剛度校核53-55
• 5.2 車身骨架的模態(tài)分析55-57
• 5.2.1 車身骨架的模態(tài)計算55-57
• 5.2.2 骨架的模態(tài)結(jié)果分析57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 第六章 結(jié)論與展望58-60
• 6.1 結(jié)論58-59
• 6.2 展望59-60
• 參考文獻60-64
• 攻讀學位期間的研究成果64-66
• 致謝66-67

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 沈永峰;鄭松林;馮金芝;;團體客車車身骨架靜動態(tài)特性有限元分析[J];制造業(yè)自動化;2013年13期

2 程廣偉,門清毅,苗雨露;汽車車身骨架斷裂有限元分析[J];河南科技大學學報(自然科學版);2003年03期

3 劉景華;客車車身骨架變形的原因分析及其控制措施[J];客車技術與研究;2004年05期

4 劉景華,劉俊;客車車身骨架合裝工藝[J];客車技術與研究;2005年02期

5 沈恒e，

本文編號：633973