基于动态峰值力的客车骨架轻量化研究.pdf

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1、车辆工程制造技术现代制造工程(ModernManufacturingEngineering)2017年第5期基于动态峰值力的客车骨架轻量化研究+周美施1，尹怀仙2，张铁柱1，张洪信1，刘高君1(1青岛大学机电工程学院，青岛266071；2青岛大学科研处，青岛266071)摘要：针对客车车身骨架基于静态荷载设计优化的不足，提出了基于动态峰值力设计优化客车骨架的方法。该方法是建立车辆多体动力学模型和路面模型，仿真计算骨架的动态峰值力，基于该动态峰值力进行骨架有限元分析以及设计优化。以某款客车为例，基于动态峰值力对客车骨架进行设计优化，质量减轻8．84％。骨

2、架优化后强度和剐度满足要求。结果表明骨架基于动态峰值力设计优化的方法是可靠的。该方法可直接应用于任何车辆、任何工况下的结构设计优化，无须具体考虑各工况条件动载系数的试验研究问题，缩短了设计时间，节省了研发费用。关键词：车身骨架；动态峰值力；有限元分析；轻量化中图分类号：U462．1文献标志码：A文章编号：1671—3133(2017)05—0059—06DoI：10．16731／j．cnki．167l一3133．2017．05．012StudyonlightweightofbusframebasedondynamicpeakforceZhouMeish

3、il，YinHuaixian2，ZhangTiezhul，ZhangHongxinl，LiuGaojunl(1MechanicalandElectronicEngineeringCollege，QingdaoUniversity，Qingdao266071，Shandong，China；2ScientificResearchOffice，QingdaoUniversity，Qingdao266071，Shandong，China)Abstract：Aimingatthedeficiencyofthebusframedesignoptimizadonba

4、sedonthestaticfore，thedesignoptimizationofthebusframebasedondynamicpeakforceisproposed．Thedynamicmodelofthevehicleandtheroadmodelwereestablishedinthismethod，andthedynamicpeakforceoftheframeWascalculated．Thefiniteelementanalysisanddesignoptimizationmodeloftheframewereestablishedb

5、asedondynamicpeakforce．OnebusWastakenasanexample，thequalityoftheframeisreducedby8．84％percentagethroughthemethodofthebusframedesignoptimizationbasedondynamicpeakforce．Thestrengthandstiff-nessoftheframeafteroptimizationmeettherequirements．Theresultsshowthatthemethodofthebusframede

6、signoptimizationbasedondynamicpeakforceisrefiable．Itcanbedirecdy印pliedtoanyvehicleandstructuredesignoptimizationunderanycon—ditionwithoutspecificconsiderationdynamicloadcoefficientoftheexperimentalresealx3hunderdifferentworkingconditions．Italsoshortenthedesigntimeandsavethedevel

7、opmentcosts．Keywords：bodyframe；dynamicpeakforce；finiteelementanalysis；lightweight0引言车身轻量化的主要手段是采用新材料、新工艺和结构设计优化。在车身轻量化的设计中，结构必须满足强度、刚度等要求¨引。客车骨架包括车架和车身框架，目前利用有限元方法对客车骨架结构轻量化设计时，一般对骨架施加静态荷载，而实际上客车行驶过程中承受的是复杂的动态荷载，所以需要考虑一个动载系数，但动载系数都根据经验取定，可能存在较大误差，从而影响了优化结果的准确性和可靠性。如文献[3]对某型客车进行了

8、轻量化研究，有限元分析过程中将骨架扭转工况时的受力简化为静态力；文献[4]对某型车车架进行了强