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基于有限元分析的客车车身骨架轻量化研究

作　者: 储昭淼
导　师: 张代胜
学　校: 合肥工业大学
专　业: 车辆工程
关键词: 客车车身骨架有限元法静态分析模态分析轻量化
分类号: U463.82
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文分析某型国产客车,在UG图的基础上,首先利用ANSYS软件建立了全车骨架结构的几何模型。然后利用梁单元和MPC184单元,建立了供强度计算的有限元模型并进行了简化。分析了客车在运行过程中的弯曲、扭转、紧急制动和急转弯四种典型工况,详尽地进行了车身骨架结构的强度计算。然后使用有限元软件做了客车车身结构的模态分析,获得了车身的固有频率及相应的振型,为轻量化方案的提出做出了理论支持。本文轻量化设计是在车身骨架静动态分析基础上,结合相关研究及工程实践经验,提出客车骨架轻量化方案。按照该方案,车身骨架共减轻176.3kg,占整个车身的6.95%。通过对改进车的CAE分析表明,轻量化后的车身刚度以及骨架应力分布均满足要求。结果表明,文中建立的有限元模型是合理的,分析是正确的,所得结果可直接用于指导客车设计的改进和性能评价。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-12
第一章绪论  12-17
  1.1 引言  12
  1.2 研究背景  12-13
  1.3 研究意义  13-14
  1.4 国内外研究现状  14-15
  1.5 研究内容  15-16
  1.6 本章小结  16-17
第二章有限元分析理论及软件介绍  17-25
  2.1 引言  17
  2.2 有限元分析基本理论  17-24
    2.2.1 线弹性体静力学问题  17-19
    2.2.2 求解的收敛条件  19-20
    2.2.3 边界条件处理  20
    2.2.4 BEAM188 单元特性  20-22
    2.2.5 MPC184 单元特性  22-24
  2.3 软件介绍  24
  2.4 本章小结  24-25
第三章客车车身骨架有限元模型的建立  25-35
  3.1 车身骨架模型的简化  25-26
  3.2 几何模型的生成  26
  3.3 有限元模型的建立  26-34
    3.3.1 材料属性的指定  26-27
    3.3.2 梁横截面类型  27-29
    3.3.3 单元类型选择  29
    3.3.4 网格的划分  29-30
    3.3.5 车载质量的处理  30-33
    3.3.6 模型的生成  33-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章客车车身结构有限元静态分析  35-45
  4.1 客车车身骨架的技术指标  35
    4.1.1 车身骨架强度指标  35
    4.1.2 车身骨架刚度指标  35
  4.2 四种典型工况分析  35-44
    4.2.1 水平弯曲工况下应力、变形结果分析  35-39
    4.2.2 极限扭转工况下应力、变形结果分析  39-40
    4.2.3 紧急制动工况下应力、变形结果分析  40
    4.2.4 急转弯工况下应力、变形结果分析  40-42
    4.2.5 四种工况下应力、变形结果分析比较  42-44
  4.3 本章小结  44-45
第五章 HyperMesh 壳单元有限元模型分析对比  45-52
  5.1 HyperMesh 工具简介  45
  5.2 HyperMesh 壳单元有限元模型的建立  45-46
  5.3 HyperMesh 壳单元有限元模型的分析对比  46-51
  5.4 本章小结  51-52
第六章客车车身结构模态分析  52-56
  6.1 引言  52
  6.2 客车车身模态分析  52-55
  6.3 本章小结  55-56
第七章客车车身骨架轻量化设计研究  56-64
  7.1 车身骨架轻量化设计  56-62
  7.2 轻量化结果分析与评价  62-63
    7.2.1 车身骨架静态分析  62-63
    7.2.2 车身骨架模态分析  63
  7.3 本章小结  63-64
第八章结论与展望  64-66
  8.1 结论  64
  8.2 展望  64-66
参考文献  66-70
硕士期间发表的论文  70
硕士期间参与的科研项目  70-71

基于有限元分析的客车车身骨架轻量化研究

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