【摘要】：在傳統(tǒng)的評價方法基礎(chǔ)上,采用車身結(jié)構(gòu)承載度的另一種度量方法——界面力法,對某半承載式客車的車身承載度進行了分析,并以提高車身承載度為目標,對該客車的結(jié)構(gòu)進行了改進。首先,通過計算結(jié)構(gòu)應(yīng)變能密度發(fā)現(xiàn)車身結(jié)構(gòu)承擔載荷較少,沒有充分發(fā)揮車身材料的性能,且不同環(huán)結(jié)構(gòu)承擔的載荷不同,整車后部環(huán)的承載度大于前部的環(huán)。其次,根據(jù)應(yīng)變能分析結(jié)果選定底架部分零件(前后縱梁和行李倉構(gòu)件)作為優(yōu)化對象,并以它們的截面尺寸和厚度作為優(yōu)化變量,制定實驗方案并進行了優(yōu)化。對改進后的結(jié)構(gòu)與原結(jié)構(gòu)的性能(強度、彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度和低階模態(tài))進行了對比分析。結(jié)果表明,優(yōu)化的結(jié)果比較理想,說明界面力法能準確地計算出車身各個環(huán)結(jié)構(gòu)的承擔載荷和載荷在車身上的分布情況,為有針對性地進行結(jié)構(gòu)改進提供了優(yōu)化方向。文中采用的車身承載度指標能有效權(quán)衡車身和底架的材料分配,可作為衡量客車結(jié)構(gòu)合理性的一個指標和結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標。
【圖文】：

瞪斫峁溝牟轡Я⒅餑肷銜Ш崍毫?接，構(gòu)成環(huán)形結(jié)構(gòu)。其中有些環(huán)結(jié)構(gòu)可能斷開而并非貫通的。本文中只是借助于“環(huán)”結(jié)構(gòu)特征來表達力的傳遞。底架通常通過外伸橫梁向車身傳遞力，且車身最大變形通常位于兩側(cè)圍上，因此選取側(cè)圍與底架連接的部分作為界面計算各個環(huán)的承載度。底架傳給車身的力主要是附近的懸架經(jīng)由底架傳遞而來，因而評價車身承載度時應(yīng)采用相臨的界面點(底架與車身和與之相鄰的懸架與底架界面點)進行計算。設(shè)Fmi為車身環(huán)i處受到的來自底架的界面力，F(xiàn)nj為鄰近環(huán)處的懸架傳遞給底架的界面力，如圖1所示，則環(huán)i處的承載度為pi=Fmi/Fnj(1)圖1底架與車身連接點和界面力整個車身的承載度定義為各環(huán)承載度的加權(quán)平均，即p=∑ni=1wipi(2)式中:wi為車身各環(huán)承載度的權(quán)系數(shù);pi為車身環(huán)i的承載度;n為環(huán)數(shù)。半承載式客車結(jié)構(gòu)主要由底架承擔載荷，車身參與承載較少，因此應(yīng)著重對底架結(jié)構(gòu)進行改進。界面力法尤其適合對半承載式客車結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。2某客車車身承載度分析以某大型高二級長途客車為研究對象。該車總長12m，寬2.55m，高3.7m，軸距6.3m，空載總質(zhì)量

2016(Vol．38)No．8張苗莉，等:基于以界面力度量的車身承載度的客車結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究·931·12t，最高車速120km/h，，座位數(shù)49個。車身骨架采用冷彎型鋼組焊，構(gòu)成半承載式車身，底架為三段式大梁結(jié)構(gòu)。行李倉位于下部。車身左右側(cè)圍與上圍共形成9個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，每個環(huán)在側(cè)圍有左右2處與底架橫梁焊接，即圖2中的miL或miＲ點(i=1，2，…，9)，下標L或Ｒ表示左或右側(cè)(下同);相應(yīng)的界面力為FmiL或FmiＲ。懸架與底架的連接點為njL或njＲ點(j=1，2，…，4)，相應(yīng)的界面力為FnjL或FnjＲ。底架受到懸架支撐點傳來的力，然后將這些力通過9個環(huán)傳遞至車身，于是，這9個環(huán)的承載度綜合反映圖2車身與底架、底架與懸架支點之間的界面點了車身的承載程度。依次計算單個環(huán)的承載度，將它們加權(quán)平均后得到車身承載度。各環(huán)承載度的權(quán)系數(shù)根據(jù)該環(huán)界面力占所有環(huán)界面力之和的百分比計算。利用MSC．Nastran計算得出各工況下各界面力和環(huán)的承載度。表1示出彎曲工況下各界面力的分布和各環(huán)承載度，最終車身承載度為12.2%。表2給出了其它工況的計算結(jié)果。由表1和表2可知:表1彎曲工況界面力計算結(jié)果參數(shù)環(huán)1環(huán)2環(huán)3環(huán)4環(huán)5環(huán)6環(huán)7環(huán)8環(huán)9FmiL/N2944841309.81401.22018.74186.97321.1529.62713.7FmiＲ/N5086351680.789.599.72350.16087.913593862.9FniL/N17680.018126.434881.340286.2FniＲ/N12774.413511.331716.436032.5環(huán)承載度/%2.873.679.824.716.79.8220.132.478.62(1)在不同工況下車身承載度不同，彎曲工況和扭轉(zhuǎn)工況的承載度小于制動和急轉(zhuǎn)彎工況。(2)車身承載度的整體水平偏低。每個連接點上底架向車身傳遞的力較小，使每個環(huán)的承載度偏小，導(dǎo)致車身承載度偏校(3)不同環(huán)界面點所傳遞的力不同，主要原因

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