基于有限元的客车车身结构的振动与疲劳可靠性分析

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1、分类号:U27;U4610710-2012122021硕士学位论文基于有限元的客车车身结构的振动与疲劳可靠性分析姚宾导师姓名职称马骊溟副教授申请学位类别工学硕士学科专业名称车辆工程论文提交日期2015年5月6日论文答辩日期2015年6月17日学位授予单位长安大学TheFEA-basedVibrationandFatigueReliabilityAnalysisofCoach-BodyStructureADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandida

2、te：YaobinSupervisor：Prof.MalimingChang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着汽车行业的快速发展，我国的客车保有量日趋增大，客车的安全性能已经关乎到每个人的出行安全。车身作为客车的主要承载部件，对汽车的安全行驶有着重要的影响。因此，如何在设计中掌握车身结构的性能情况，是当今车辆研究领域的重要课题。本文首先运用Hypermesh平台建立了客车车身结构的有限元模型，并运用有限元求解器Radioss对车身结构进行了静态特性分析和自由模态分析；然后通

3、过有限元软件ANSYS进行了低速和高速两种工况下以B级路面载荷谱作为输入的车身结构的随机振动分析；最后基于疲劳累积损伤理论对车身结构在随机振动下的最大应力点进行了疲劳可靠性分析。分析表明：车身结构在四种常见工况下静态分析的最大应力为240.06MPa，最大位移变形量为8.04mm，满足设计要求；通过自由模态分析可知车身结构的固有频率处于8Hz~31Hz之间，有效避开了路面和发动机的主要激振频率；通过随机振动分析可知：同样以B级路面载荷谱作为车身结构的随机振动输入，低速工况下在频率11.25Hz附近

4、响应明显，而高速工况下在频率11.25Hz~22Hz之间响应明显，可见车速在随机载荷谱输入的情况下对车身结构的振动响应影响较大；通过疲劳分析可知，在低速和高速工况下车身结构随机振动的最大应力点的疲劳损伤系数分别为0.1305和0.8540，均小于理论值1，满足疲劳寿命要求。由此验证了该客车设计的合理性，并且本文所得的结果可直接为该款客车的进一步优化分析提供了参考依据。关键字：车身结构，静态分析，模态分析，随机振动，疲劳iAbstractWiththerapiddevelopmentofautomo

5、bileindustry,passengercar’sownershipisincreasingaswell.Thesafetyofpassengercarhasbeenincreasinglyconcerned.Bodystructure,asthemainbearingpartsofpassengercar,hasasignificanteffectforthesafetyofdriving.Therefore,howtomeasuretheperformanceofthebodystruct

6、ureinthedesignisafront-burnerissueintheresearchfieldofvehicles.Firstofall,thefiniteelementmodelofpassengercarbodystructurewasestablishedwithHypermesh.Secondly,astaticcharacteristicanalysistogetherwithafreemodelanalysiswasconductedwiththefiniteelements

7、olverRADIOSS.Then,arandomvibrationtestwascarriedonthebodystructurewiththehelpoffiniteelementanalysissoftwareANSYS,theinputofwhichisBlevelroadloadspectrumunderlowandhighspeedconditions.Finally,afatiguereliabilityanalysisforthemaximumpointofbodystructur

8、ewasconductedunderrandomvibrationontheprincipleoffatiguecumulativedamage.Analysisshowsthatthemaximumstressforcommonstaticanalysisunderfourdifferentkindsofworkingconditionsis240.06MPa.Also,themaximumdisplacementdeformationis8.04mm,meetingthedes