基于有限元方法的大客车车身精细化研究

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1、上海交通大学硕士学位论文基于有限元方法的大客车车身精细化研究姓名：张一帆申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：顾力强20050201上海交通大学硕士论文摘要基于有限元方法的大客车车身精细化研究摘要在客车车身结构初步设计中因为不能通过样车和实验来评价车身的刚度和强度性能所以有必要建立有限元模型通过分析客观地了解客车车身结构在整车典型运行工况下的变形和应力情况这对于在初步设计中合理地布置车身骨架提出合理的零部件设计方案提高材料的利用率实现轻量化设计都有着重要的意义在以往对于车身结构的研究中为了简化计算近似地认为骨架承受着全部车身载荷仅利用梁单元建

2、立骨架模型而忽略了其它一些车身结构件的影响比如车身蒙皮对于车身结构强度和刚度的影响程度悬架对车身模型分析结果的影响以及侧窗玻璃对于车身结构的作用等等但车身骨架模型只是粗略地保守地对车身结构进行分析我们有必要通过有限元法建立精细化模型来了解这些因素对于整个车身结构的影响本文利用有限元分析软件ANSYS以SWB6125低入口城市客车车身为原始模型建立了以下几个精细化的车身结构模型并对其进行计算和分析利用Shell63单元模拟蒙皮建立了该大客车带蒙皮的车身模型,分析其在静态弯曲和扭转两种典型工况下车身骨架的变形和应力分布与无蒙皮结构模型的计算结果进行对

3、比从而得到蒙皮对于车身结构的影响利用Combin14弹簧单元和Beam4大刚度梁单元模拟空气弹簧悬架建立了带悬架的车身结构模型通过计算得到模型在以上两种工况下的变形和应力分布利用Shell63单元模拟玻璃和框架Solid45单元模拟Sika胶建立了侧窗包括窗框Sika胶玻璃的精细化模型在相同的加载下与车窗无玻璃模型对比结构的变形分析了车窗玻璃对于车身结构的影响程度同时还得到了车窗Sika胶的应力分布图上海交通大学硕士论文摘要对上述精细化模型的分析得到以下结果有蒙皮的车身模型变形分布均匀并有较大程度的减小应力显著降低说明蒙皮对车身骨架的加强作用和

4、应力状况的改善尤其是在扭转工况下车身变形和应力的下降幅度更达到了20%这说明蒙皮显著改善了车身骨架的抗扭能力通过对带悬架模型的计算得到了在考虑悬架的影响下在静态弯曲和扭转工况下的车身变形和应力的分布情况结果显示了车身在中门右边框后轮后侧纵梁上横梁中门下地板梁出现大应力单元基本上与实际分析的结果相符合证明采用Combin14单元和Beam4单元模拟悬架结构是使结果更符合实际的有效方法在施加同样的横向载荷产生扭转效应的情况下有玻璃的车窗模型与无玻璃窗框模型相比变形和应力显著减小减小幅度达到30%以上说明玻璃大大地加强了车身的抗扭转的能力Sika胶

5、的应力分布则为以后做进一步的疲劳寿命研究提供了依据关键词大客车车身有限元方法精细化模型蒙皮悬架侧窗上海交通大学硕士论文摘要IMPROVEDRESEARCHESTOCITY-BUS’SSUBTLESTRUCTUREMODELSBASEDONFINITEELEMENTMETHODABSTRACTDuringtheprimaryresearchtobusbodystructure,forwecan’tevaluatethebody’sstiffnessandintensitybymodelbusandexperiment,it’sverynecessa

6、ryforustobuildthebody’sFEMmodeltoknowthestiffnessandstressdistributionofbusbodyunderbus’sseveraltypicalworkconditions(bending,torsionandetc.)throughanalysis.Theaboveworkisveryimportantforustolayoutthebodyframe,toputforwardreasonablepartsdesignprojects,toimprovethematerial’sus

7、ingefficiencyandtofulfillthelight-weightdesign.Forsimplifyingthecalculation,theformerresearchestothebusbodystructurebuiltonlybodyframestructurebybeamelements.Intheseresearches,itisapproximativelyassumedthatbodyframebearsthetotalbodyloadandotherfactorssuchastheeffectsofbodyfac

8、e,suspensionsystemandwindow-glassareneglected.ThebodyframeFEMmodelis