客车车身骨架轻量化研究及疲劳分析.pdf

合肥工业大学

硕士学位论文

客车车身骨架轻量化研究及疲劳分析

姓名：孙立君

申请学位级别：硕士

专业：载运工具运用工程

指导教师：谭继锦

20100401
客车车身骨架轻量化研究及疲劳分析摘要开建模，六大片集中装配的方式，由两组人员分别建立了梁单元有限元模型和进行静态分析时对各工况施加完全相同的载荷条件和约束条件。对比静态测试分析结果，两套有限元模型均可以用于静力分析，板壳单元有限元模型满载水取板单元的方式重新划分网格，利用梁单元和板单元的混合单元有限元模型对本文根据某全承载式客车车身骨架的结构特点和承载特点，采取各总成分板壳单元有限元模型。两套有限元模型在网格划分时均以20mm为单位，且在平弯曲工况下的应力值与试验测试结果更为接近，梁单元有限元模型可以用于做进一步的轻量化设计。对轻量化设计前后的梁单元有限元模型的部分构件采轻量化设计前后的部分测点进行了疲劳寿命估算。在满足结构刚度、强度、振动性能和疲劳寿命的前提下，车身骨架质量减轻了约95姆。关键词：客车车身；有限元法；强度分析；轻量化；疲劳分析
LightweightCoachBodyFrameandFaitgueResearchABSTRACTelementmodelssomeframedividedassemblymodelmeshs，andimposedsameanalysis．Comparingformodalmuchbendingcondition，andbeamdesignlightweight．Someelementslightweightremeshedfiniteofwerepremisemeetingperformance，andlife．Keywords：Coachmethod；Strengthanalysis；Lightweight；FatigueOilAccordingthecharacteristicsloading，theproducedintegralcoachbodysixpieceswhichineludeallestablished．Theshellestablishedbytwogroups．Theyinto20ramloadingconditionsconstraintsduringstaticwithresults，twobeusedanalysis，andwascloserresultsinlevelingbeforeafterway．Thehybridbulitthispaper．Andthen，thefatiguelifepointsealculated．Finallyqualityreduced95kgunderstructuralstiffness，strength，vibrationbody；Finiteanalysistostructureteststresscan
插图清单图1．2客车车身骨架有限元建模流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7图2．1空间梁单元⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．12图2．2薄板的坐标和内力分量⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．14图2．3薄板中面内力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．15图2．4板型矩形壳单元⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．16图2．5四节点四面体实体单元⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1图2-6结构质量单元⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2050CrV的P．S．N曲线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．24图2．8疲劳分析的基本流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．25NSOFT软件疲劳分析的基本框架⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．26MSC．FATIGUE软件疲劳分析的基本框架⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．27UG软件中的三维实体几何模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．29ANSYS软件中的三维线框几何模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30HYPERMESH软件中的三维板壳几何模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯30ANSYS软件中整车车身骨架及各总成有限元模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3HYPERMESH软件中整车车身骨架及各总成有限元模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯32图3．7整车车身骨架加载模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．34图4．1梁单元有限元模型水平弯曲工况整车车身骨架变形和应力分布⋯⋯⋯38图4．2梁单元有限元模型水平弯曲工况车身骨架各总成应力分布⋯⋯⋯⋯⋯．．39图44梁单元有限元模型极限弯扭工况车身骨架各总成应力分布⋯⋯⋯⋯．41图4．5板壳单元有限元模型水平弯曲和极