6101型客车车身骨架的轻量化设计

摘要

在汽车设计中，车身骨架是客车的主要承载件，车身骨架在整车的整备质量中占三分之一左右，所以车身骨架的轻量化设计对减轻汽车的质量有着非常重要的意义。汽车质量的减轻不仅可以节省材料，而且能提高整车的动力性和经济性，并减少排放。本文就是利用CAE技术对客车车身骨架进行有限元分析计算，并进行轻量化设计。 作者以某公司的6101客车为例，通过使用ANSYS软件，对车身结构进行了参数化建模，即使用APDL语言编程，建立了车身骨架的整体模型，在得到车身骨架简化模型的基础上分析了客车车身在弯曲，扭转，紧急制动和紧急转弯的四种典型工况下承受的载荷情况和变形情况，找出最危险的工况，并做了模态分析，计算出本客车的振动频率和最大应力与最大位移变形。 选择对车驾总体质量影响较大的20种梁的截面尺寸作为优化设计变量，在满足结构强度和刚度的前提下，以自由状态下一阶扭转和弯曲频率为约束变量，选择客车车身自重为目标函数。最后得出理想的优化结果，车身骨架在保证安全性的前提下减轻了质量，并且提高车身身骨架的整体性能，达到了预期的目标。 本文对优化后的发动机支座进行了谐波响应分析，分析结果表明，优化后的发动机支座完全可以承受发动机的振动，证实了新的优化结果完全符合要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2研究背景

1.3研究意义

1.4车身结构设计的国内外现状

1.4.1我国国内客车的发展情况

1.4.2国外客车的发展情况

1.5本论文的主要内容

第2章汽车结构分析的有限元理论及ANSYS软件介绍

2.1有限元的理论的发展历程与趋势

2.2有限元法的解题思想与步骤

2.2.1有限元法的一般解题步骤

2.2.2计算模型中数据

2.2.3建立有限元模型的过程

2.3 ANSYS软件的简介

2.3.1 ANSYS软件的产生和发展

2.3.2 ANSYS软件的特点

2.3.3进行结构分析的基本功能

第3章优化设计方法的简介

3.1优化设计的基本术语

3.1.1设计变量

3.1.2目标函数

3.1.3设计约束

3.2基于CAE技术的优化方法

第4章客车车身骨架的有限元模型建立

4.1车身骨架结构模型

4.2客车车身骨架的介绍

4.3 6101客车车身结构形式

4.4车身骨架有限元模型的建立

4.5载荷的处理

4.6边界的约束

第5章客车典型工况静力分析与模态分析

5.1计算工况及结果分析

5.2模态分析

5.2.1客车的振动模型

5.2.2振型分析

第6章客车轻量化优化设计

6.1应用ANSYS优化设计过程

6.2优化处理

6.3优化结果

6.3.1设计变量的选取

6.3.2状态约束

6.3.3优化结果分析

第7章客车发动机支座的谐波响应分析

7.1谐波响应分析的介绍

7.2求解谐波响应分析运动方程的基本方法

7.3使用ANSYS进行谐波响应分析的基本过程

7.4客车发动机支座的谐波响应分析

第8章结论及展望

8.1论文结论

8.2论文展望

参考文献

致谢

附录