基于ABAQUS的客车车身骨架静态分析与轻量化研究.pdf

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1、第51卷第11期V01．5lNo．1l农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT＆VEHICLEENGINEERING2013年11月November2013基于ABAQUS邹帆，何锋，李真，冯春亮(550025贵州省贵阳市贵州大学机械工程学院)[摘要]以客车的车身骨架为研究对象，利用ABAQUS软件建立了某客车车身骨架的有限元模型，对该客车实际运行中的4种典型工况(水平弯曲工况、极限扭转工况、紧急制动工况、急转弯工况)下的强度和刚度进行了分析，发现车身骨架强度有所富余。并在此静态分析的基础上对该车身骨架进行了轻量化设计，结果表明

2、改进后的车身骨架结构强度和刚度满足要求一[关键词]ABAQUS；车身骨架；静态特性；轻量化[中图分类号]U463．83+1[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2013)11—0022—04StaticAnalysisandLight-weightStudyofBusBodySkeletonBasedonABAQUSSoftwareZouFan，HeFeng，LiZhen，FengChunliang(MechanicalEngineeringCollege，GuizhouUniversity，GuiyangCity，GuizhouProv

3、ince550025，China)[Abstract]BusbodyframeisanalyzedinthispaperbyusingFEA．ThefiniteelementmodelofbusbodyframeisbuiltbythesoftwareABAQUS．Thestrengthandstiffnessunderfourtypicalworkingconditionsareanalyzed，includinglevelbending，limitingtorsion，emergencybrakeandsudltenswerve．Thestre

4、ngthofthebusbodyflamewasfoundtoberedundant．Sothelightweightdesignofbusbodyskeletoniscarriedoutonthebasisofthestaticanalysis．Theresultsshowthatthestrengthandstiffnessoftheimprovedbodyskeletonofthebusmeetstherequirements．[Keywords]ABAQUS；skeletonofbusbody；staticcharacteristics；l

5、ightweight0前言客车的安全性备受重视，车身结构必须有足够的强度以保证其疲劳寿命，足够的静刚度以保证其装配和使用要求。客车车身质量占了整车质量的30％～40％，而成本超过整车的50％，在保证承载能力的前提下对客车车身进行轻量化设计可以直接降低成本【lI，提高燃油经济性和动力性。江苏大学的徐宏兵、葛如海、王怀通过对大客车车身的有限元分析，获得车身强度分布状况，在此基础上进行车身骨架的轻量化改进设计“。合肥T业大学谭继锦通过建立车身骨架有限元模型并结合截面尺寸设计计算公式，提出按客车总成建模、按内力来调整截面尺寸的车身骨架设计集成方法，进行车身

6、骨架轻量化的设计I⋯。1客车车身骨架模型的建立客车车身骨架主要是由矩形梁、异形梁以及钢板构成。在建模过程中，在最大可能保证模型精度基金项目：贵州省丁业攻关项目(黔科合GY字(2011)3007)收稿日期：2013—06—26修回El期：2013一09一03的基础上对模型进行了如下的简化川：(1)将车身骨架简化为空间框架结构，以车身骨架上的空间交叉点为节点，以梁柱截面形心为连线，对相距很近而又不重合的交叉连接点用一个取中的节点代替，部分节点采用耦合的方法处理；(2)忽略顶内饰、非金属地板等对整车结构变形和应力分布影响较小的非承载构件；(3)将前、后围

7、横梁等空间曲梁简化划分为若干个直梁；(4)忽略车身蒙皮及玻璃对车身骨架总体结构的加强作用。依据该型客车的模型数据和CAD图纸，采取参数化建模的方法，利用CATIA软件建立了该客车车身骨架的三维几何模型，如图1所示。图1车身骨架三维几何模型Fig1The3Dgeometricmodelofbodyframe第51卷第1l期邹帆等：基于ABAQUS的客车车身骨架静态分析与轻量化研究23将车身骨架三维模型导人有限元分析软件ABAQUS中，空间框架结构采用梁单元模拟，对于焊接的部位采取短梁连接、异形梁(部分并行焊接梁)或耦合方法处理。采用ABAQUS自由网

8、格划分的方法划分四面体网格。生成车身骨架有限元模型如图2。图2车身骨架有限元模型Fig．2Thefiniteelement