hff6137k86型客车有限元分析-论文

《hff6137k86型客车有限元分析-论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、HFF6137K86型客车全承载骨架有限元分析摘要：本次分析建立了全承载骨架有限元壳单元模型，对其进行静力分析、模态分析、频率响应分析和疲劳分析；为下一步设计提供理论依据，并根据分析结果，提出了改进设计建议。关键词：全承载；有限元分析；壳单元Abstract:Theanalysisarecarriedonwithstatic,mode,frequencyresponseandfatiguefortheFEA（finiteelementsanalysis）modelwhichisestablishedwithmonoc

2、oquebodyofshellelements.Asthetheoreticbases,thisarticleputforwardproposalsforimprovingdesign.Keywords:Monocoquebody;Finiteelementsanalysis;Shellelements前言HFF6137K86型客车是安凯汽车股份有限公司批量出口的特大型高性能全承载式客车。全承载式车身由矩形管和异型管焊接而成，形成封闭式“鸟笼”结构，从而达到车身骨架各梁均匀受力的效果，减小应力集中。该车车身长13.7

3、米，设计要求乘坐舒适，行驶平稳，安全性能好。所以研究和分析该车身结构的静动态特性非常重要。由于该车身结构是一个非常复杂的板壳结构，不可能应用简单的力学公式直接计算，而必须把其结构离散化，利用NXNASTRAN有限元软件进行计算分析，得出的分析结果。1前处理（1）模型简化在建模过程中遵循以下原则：①建立所有结构件的有限元模型。②因为功能性结构只贡献质量而不贡献刚度，所以功能性的有限元模型暂不考虑。③考虑到该模型主要用于骨架结构可靠性分析，在模型中考虑了焊点的连接关系，但并不细究焊点本身的应力水平。④没有考虑悬挂对模态分

4、析的影响（2）网格划分在UG软件中建立三维几何模型，抽取中面，在AdvancedSimulation模块进行有限元前后处理。根据车身结构特点，有限元模型大部分采用二维四结点（QUAD4）和二维三结点（TRIA3）壳单元；安装车桥的极少数零件采用四面体（TRIA10）单元。相对于以往的梁单元模拟，不仅提高局部区域的精度，还可提高模态分析的准确度。客车骨架模型单元总数为:588435；节点总数为:553109。（3）边界条件车身材料属性为16Mn；车架上所有的铆钉连接和螺栓连接采用刚性单元（RBE2或RBE3）模拟；汽车

5、零部件（包括乘员和驾驶员）以集中质量的形式引入（CONM2），而乘员和驾驶员则通过刚性单元加到座椅支撑点（面）上。汽车底盘零部件以集中质量的形式载入；其余相应的装配件质量以均布力的方式加载。表1为主要承载物（人）的质量，其中驾驶员和乘员以83Kg/人（澳洲标准）加载到座椅连接到底架上；在8个气囊的安装位置对自由度进行约束。图1是该车的有限元模型结构。内容质量质心高度　内容质量质心高度整车骨架(含仓门)52001700　司机座椅＋司机1331500空调3283719　仪表台301665发动机及附件1030926　玻璃(

6、侧双层)5202820水箱中冷器消声器空滤器+防冻液2501042　加热器+暖气+除霜器＋电池3001640变速箱带缓速器626674　木地板3421500顶内装饰4203550　地板革942265座椅＋乘客4422021左前13油箱(400L)(加油)422822682140后排2卫生间+水16212301702012右前51702030右后5表1主要承载物质量及质心高度图1有限元模型2静力分析（1）静力分析模拟汽车满载静止和匀速行驶时的工况。满载受力状况包括最大乘员数量，最大行李承载质量等等。除绕车轴中心线旋转以

7、外的自由度全部约束。导入NXNASTRAN软件进行求解运算。分析结果显示，最大位移8.20mm，位于卫生间安装支架位置；最大应力为460MPa，大于16Mn的屈服极限345MPa，位于驾驶员座椅安装位置，显然该处的结构需要调整。位移较大的区域有顶盖空调安装位置6.73mm。（2）提出如下改进方案：驾驶员座椅支架处焊接厚度为3mm的钢板与侧围横梁连接；在厕所支架与侧围底梁之间焊接壁厚为2mm的矩形管以支撑；将顶盖的横4梁料厚从2mm改为3mm。改进后最大位移为5.88mm，位于顶盖空调安装位置；最大应力129MPa，位

8、于后桥与侧围连接处。改进后位移云图如图2：图2位移云图3模态分析汽车车身是一个多自由度振动系统，在行驶中会收到多方的激励。当激励频率接近车身整体的固有频率时有可能产生共振，这对于采用焊接工艺的车身来说危害是相当大的。通过模态分析我们可以确定整车的固有频率分布，使得激励尽量避开整体共振频率区域。考虑到外部激励多处于低频区域，所以此处取前10阶模态