客车骨架结构有限元分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第5卷第2期长沙航空职业技术学院学报Vo1．5No．22005年6月CHANGSHAAERONAUTCALVOCATIONALAND删CALC0UGEJ0URNALJun．20D5客车骨架结构有限元分析肖弦，(1．长沙航空职业技术学院，湖南长沙410124；2．中南大学材料工程学院，湖南长沙410083)摘要：研究用有限元法对半承载式客车车身刚度、强度、振动特性进行分析的方法，为设计的正确性提供有价值的理论依据和校核，并以6l15型客车为对象进行静力学和振

2、动特性分析。关键词：客车；有限元法；静力学分析；振动特性中图分类号：TH114文献标识码：A文章编号：1671—9654(2005)02—047—04FiniteElementAnalysisforBusBoneStructureXIAOXian，·(1．ChangshaAeronauticalVocationalandTechnicalCollege，ChangshaHunan410124；2．CentralSouthUniversity，ChangshaHunan410083)Abstract：Th

3、emethodofanalyzingthestiffness，strength，vibrationbehaviorofahalf—loadingbusboneisstudiedthroughtheapplicationofthefiniteelementmethod．Thevaluabletheorybasisandexaminationareprovidedforvalidityofdesign．Ittakesthe6115一typebusasanexampleandanalyzesthestatic

4、andvibrationfeatures．Keywords：bus；finiteelementmethod；staticanalysis；vibrationbehavior1前言客车车身的刚度和强度有重要的影响。本次计算从结构力学的观点看，大客车车身是由空间骨的悬架系统采用钢板弹簧，钢板弹簧除了作为弹性架、抗弯薄板、壳体和剪力蒙皮等构件构成的高次元件外，还起导向作用，因此在各个方向上均有刚超静定结构，各杆件截面形状不一，而且杆件之间度，且其在其它方向上的刚度要比垂直方向上的刚连接点的结构形式多样，因此结

5、构分析难度很大。度大得多，故可采用如图1所示的刚性梁一柔性梁特别是在设计初期，因为没有实测数据，缺乏建立结构模拟钢板弹簧。在力学特征(刚度、强度)分析基础上的科学依据，随着计算机技术的迅速发展，在古典变分法基础上发展起来的有限元法获得了新的生命力，实践表、／～'⋯明，有限元法是一种有效的数值计算手段，利用它车架计算得到的结构位移场和应力场，可以用来作为客车结构设计的原始依据或是改进设计的基础。刚性梁11r刚性梁22客车骨架有限元建模的一些关键问题2．1钢板弹簧有限元建模2半承载式客车车身与车架刚性相连，

6、而车架又图1钢板弹簧等效模型通过悬架系统与车桥相连，因此不同的悬架系统对收稿日期：2005一o3—14作者简介：肖弦(1971一)，女，湖南沅江人，讲师，在读硕士研究生，研究方向：模具。·47·维普资讯http://www.cqvip.com长沙航空职业技术学院学报第5卷图1中，节点1、3为底架与钢板弹簧的连接和外部边界条件的相互作用，因此，为保证简化后点，节点2、4分别为柔性梁与刚性梁的连接点，节梁的应力、变形结果与简化前相同，只要保证简化点5为车轴与钢板弹簧的连接点，由于在分析中忽前后梁的截面形状和

7、惯性矩相同。为此本文利用略了轮胎的作用，因此节点5同时也作为支撑点。ANSYS梁截面的自定义功能，定义组合梁截面，并对于刚性梁，为使其受力时垂直位移远小于水平梁计算其各种截面形状参数。的垂直位移，将节点1和2以及节点3和4通过主3客车骨架有限元模型计算数据的准备从节点的方式进行节点自由度刚化处理，为了模拟3．1栽荷的处理实际钢板弹簧和车架在连接处的相对运动，在上述作用在车身骨架上的载荷有：骨架自身的质量自由度刚化处理时，释放主从节点间绕车轴方向旋和外加质量。外加质量包括：乘客和行李质量、座转的自由度。悬

8、架弹簧的刚度k用水平柔梁的垂椅和地板质量、底盘各总成及发动机质量、附加物直弯曲刚度来等效，柔性梁的截面取为正方形，边质量等。在载荷处理时，骨架质量通过赋予密度以长为h，长度取悬架前后吊耳中心之间距离的一半及定义重力加速度的方式由有限元程序自动计算，设为l，由材料力学可知，其扰度为：乘客、座椅质量按照客车座椅布置图等效地分配到z=面FL3(1)地板支架上，地板质量和行李质量按均布载荷的形式作用在底架和行李箱上，底架各总成以及发动机L4其中，I