校車側(cè)翻CAE分析及車身結(jié)構(gòu)輕量化研究.pdf

1、當(dāng)今汽車面臨的主要問題是安全、節(jié)能和環(huán)保,對汽車結(jié)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行耐撞性和輕量化設(shè)計(jì)是目前汽車研究的主要方向和節(jié)能減排的有效手段。校車作為學(xué)校的專用客車,是城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路上的一種重要的交通工具,且在中國有十分廣闊的市場前景,因此對校車的安全性和輕量化研究將具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。
　　本文以某國產(chǎn)校車為研究對象,利用 CATIA建立三維 CAD模型,并利用有限元方法對車身進(jìn)行初步的剛度和模態(tài)分析,分析其在彎曲和扭轉(zhuǎn)工況下的變形情況以及各

2、階的自由模態(tài)大小情況,此外還做了校車在加速、制動(dòng)和轉(zhuǎn)彎三種工況下的強(qiáng)度分析,驗(yàn)證了車身結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求,得到車身模態(tài)第一階頻率為12.98Hz,第六階頻率為28.09Hz,介于路面的3Hz激勵(lì)和發(fā)動(dòng)機(jī)的35Hz之間,驗(yàn)證了該校車車身設(shè)計(jì)的合理性。
　　綜合運(yùn)用HyperWorks和LS-DYNA有限元軟件對校車車身進(jìn)行側(cè)翻碰撞安全性分析,研究了車身結(jié)構(gòu)的碰撞安全性。針對校車車身耐撞性不足的問題,對結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的改進(jìn)設(shè)計(jì),

3、得到滿足ECE-R66法規(guī)要求的安全的校車車身結(jié)構(gòu)。利用OptiStruct對車身骨架進(jìn)行了輕量化研究,采用靈敏度分析法結(jié)合尺寸優(yōu)化法對車身底架部分縱梁截面厚度進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì);在此基礎(chǔ)之上,使用正交試驗(yàn)法確定車身底架橫梁材料的替換對象,采用鋁合金和鎂合金對研究對象進(jìn)行材料替換,得到鋼鋁鎂復(fù)合輕量化校車車身骨架結(jié)構(gòu),針對鋼鋁鎂復(fù)合車身骨架結(jié)構(gòu)的剛度和模態(tài)性能的減弱問題,采用折衷規(guī)劃法的多目標(biāo)形貌優(yōu)化對部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),提高其剛度和模態(tài)性能