基于結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的客車輕量化研究.pdf

1、車身骨架是客車的主要承載件，車身骨架在客車的整備質(zhì)量中占四分之一左右，所以車身骨架的輕量化設(shè)計對減輕汽車的質(zhì)量有著非常重要的意義。減輕車身自重不僅可以節(jié)省材料，而且能提高整車的動力性和經(jīng)濟(jì)性，并減少排放。實現(xiàn)汽車輕量化主要有車身骨架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和使用輕質(zhì)材料兩種途徑。本文運用高度集成化的CAD/CAE/CAM軟件I-DEAS對客車車身骨架的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行有限元分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，從而達(dá)到減輕車身自重的目的。
　　

2、 首先，本文在對前人研究成果以及大量資料文獻(xiàn)的了解下，從節(jié)能和環(huán)保兩個方面論述了汽車輕量化的重要意義，介紹了當(dāng)前國內(nèi)外客車輕量化研究的現(xiàn)狀，概括說明了客車輕量化的幾種實現(xiàn)途徑。
　　 其次，以某客車有限公司生產(chǎn)的GDW6850H型客車為例，運用有限元分析軟件I-DEAS，通過合理的簡化，建立了半承載式客車車身骨架及頂蓋和左右蒙皮的有限元模型。在得到車身骨架簡化模型的基礎(chǔ)上，分析了客車車身在彎曲和彎扭聯(lián)合兩種典型工況下的應(yīng)力分布和

3、變形狀況，從而找出車身骨架中強(qiáng)度和剛度余量較大的構(gòu)件，為該車的輕量化優(yōu)化提供依據(jù)。同時，為了掌握該車的動態(tài)性能，對車身骨架進(jìn)行了模態(tài)分析，獲得了該車車身骨架前十階模態(tài)的固有頻率和振型特征。
　　 最后，運用I-DEAS軟件中的Optimization模塊對車身骨架進(jìn)行了輕量化優(yōu)化。在整個優(yōu)化過程中，以客車車身自重作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，將對車身骨架總體質(zhì)量影響較大的9種梁的截面積以及車身蒙皮厚度作為優(yōu)化設(shè)計變量，選擇應(yīng)力最大值、位移最