本文關(guān)鍵詞：考慮動(dòng)態(tài)峰值力的客車(chē)車(chē)身骨架輕量化研究

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【摘要】：減輕客車(chē)整備質(zhì)量對(duì)增加續(xù)駛里程、改善動(dòng)力性、降低制造成本具有非常重要的意義。車(chē)身骨架作為客車(chē)的關(guān)鍵承載部件,對(duì)其進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)意義十分重大。目前利用有限元方法對(duì)客車(chē)車(chē)身骨架結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)時(shí),一般采用施加靜態(tài)荷載的方法,此方法需要考慮一個(gè)動(dòng)載系數(shù)。但動(dòng)載系數(shù)的取值需要復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)研究,周期較長(zhǎng)。針對(duì)某款自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的客車(chē)車(chē)身骨架,提出考慮動(dòng)態(tài)峰值力的車(chē)身骨架輕量化設(shè)計(jì)研究方法。首先,利用Solid Works建立客車(chē)車(chē)身骨架的三維幾何模型,借助ANSYS劃分模型網(wǎng)格并進(jìn)行典型多工況下的靜力學(xué)強(qiáng)度分析,該車(chē)身骨架扭轉(zhuǎn)工況為最危險(xiǎn)工況。然后在A(yíng)DAMS/Car環(huán)境下建立客車(chē)整車(chē)模型與C級(jí)道路模型,提取各荷載的動(dòng)態(tài)峰值力,建立考慮動(dòng)態(tài)峰值力的車(chē)身骨架有限元模型。最后,利用Isight軟件平臺(tái)集成Solid Works與ANSYS軟件分別進(jìn)行模型幾何參數(shù)化和有限元分析計(jì)算,構(gòu)建考慮動(dòng)態(tài)峰值力的車(chē)身骨架輕量化模型。在保證強(qiáng)度和剛度性能的前提下,以減輕底盤(pán)車(chē)架總質(zhì)量為目標(biāo),以底盤(pán)車(chē)架橫縱梁厚度為設(shè)計(jì)變量,對(duì)其進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)研究。優(yōu)化結(jié)果表明,客車(chē)底盤(pán)車(chē)架質(zhì)量減輕8.84%,輕量化效果顯著。并對(duì)輕量化后的車(chē)身骨架進(jìn)行靜力學(xué)強(qiáng)度校核。扭轉(zhuǎn)工況下客車(chē)車(chē)身骨架的最大應(yīng)力為283MPa,安全系數(shù)為1.22,符合設(shè)計(jì)要求。滿(mǎn)載工況下客車(chē)車(chē)身骨架的最大應(yīng)力為115MPa,安全系數(shù)為3.00,符合設(shè)計(jì)要求。進(jìn)一步對(duì)車(chē)身骨架進(jìn)行動(dòng)力學(xué)模態(tài)分析,車(chē)身骨架前10階模態(tài)的固有頻率均在6~15 Hz范圍內(nèi),路面不平度的激勵(lì)大多在3Hz以下,發(fā)動(dòng)機(jī)怠速引起的激振頻率一般高于27Hz,表明該車(chē)身骨架能夠有效避開(kāi)激勵(lì)源頻率以免共振。輕量化后的車(chē)身骨架能夠滿(mǎn)足不同工況下的使用要求。結(jié)果表明:考慮動(dòng)態(tài)峰值力的車(chē)身骨架輕量化設(shè)計(jì)理論具有合理性和可行性�？紤]動(dòng)態(tài)峰值力對(duì)車(chē)身骨架進(jìn)行有限元分析時(shí),與考慮動(dòng)載系數(shù)的方法相等同,該方法能準(zhǔn)確計(jì)算不同位置載荷的動(dòng)載系數(shù),避免不同工況下動(dòng)載系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究問(wèn)題,從而縮短設(shè)計(jì)時(shí)間,節(jié)省研發(fā)費(fèi)用。
【關(guān)鍵詞】：車(chē)身骨架 輕量化 動(dòng)態(tài)峰值力 有限元分析 動(dòng)力學(xué)分析
【學(xué)位授予單位】：青島大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U463.831
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 緒論6-12
• 1.1 研究背景與意義6-7
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀7-10
• 1.2.1 有限元方法在車(chē)輛輕量化上的應(yīng)用現(xiàn)狀7
• 1.2.2 多體動(dòng)力學(xué)在車(chē)輛輕量化上的應(yīng)用現(xiàn)狀7-8
• 1.2.3 基于Isight的多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2.4 客車(chē)車(chē)身骨架輕量化的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 研究?jī)?nèi)容10-12
• 第二章 基于靜態(tài)荷載車(chē)身骨架多工況有限元分析12-24
• 2.1 客車(chē)整車(chē)參數(shù)12-13
• 2.2 車(chē)身骨架有限元模型的建立13-19
• 2.2.1 車(chē)身骨架的三維模型13-14
• 2.2.2 車(chē)身骨架的有限元模型14-15
• 2.2.3 鋼板彈簧的等效處理方法15-19
• 2.3 骨架荷載的簡(jiǎn)化19
• 2.4 車(chē)身骨架邊界條件的處理及靜力學(xué)分析19-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第三章 考慮動(dòng)態(tài)峰值力車(chē)身骨架有限元分析24-44
• 3.1 整車(chē)虛擬樣機(jī)的建立24-26
• 3.1.1 懸架結(jié)構(gòu)的建立24
• 3.1.2 輪胎模型的建立24-25
• 3.1.3 其他子系統(tǒng)的建模25-26
• 3.2 路面模型的建立26-28
• 3.2.1 路面的分類(lèi)26
• 3.2.2 基于諧波疊加法建立道路模型26-28
• 3.3 ADAMS動(dòng)力學(xué)方程的求解28-31
• 3.3.1 初始條件的分析28-30
• 3.3.2 動(dòng)力學(xué)方程求解算法介紹30-31
• 3.4 車(chē)身骨架各部分荷載動(dòng)態(tài)峰值力的提取31-41
• 3.5 基于動(dòng)態(tài)峰值力的骨架有限元分析41-43
• 3.6 本章小結(jié)43-44
• 第四章 考慮動(dòng)態(tài)峰值力車(chē)架的輕量化研究44-52
• 4.1 Hooke-Jeeves算法描述44-45
• 4.2 底盤(pán)車(chē)架設(shè)計(jì)優(yōu)化模型建立45-48
• 4.3 車(chē)架設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果分析48-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 輕量化后車(chē)身骨架性能仿真研究52-58
• 5.1 基于動(dòng)態(tài)峰值力車(chē)身骨架的有限元分析52-55
• 5.1.1 骨架的強(qiáng)度校核52-53
• 5.1.2 車(chē)架的剛度校核53-55
• 5.2 車(chē)身骨架的模態(tài)分析55-57
• 5.2.1 車(chē)身骨架的模態(tài)計(jì)算55-57
• 5.2.2 骨架的模態(tài)結(jié)果分析57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 第六章 結(jié)論與展望58-60
• 6.1 結(jié)論58-59
• 6.2 展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果64-66
• 致謝66-67

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1 沈永峰;鄭松林;馮金芝;;團(tuán)體客車(chē)車(chē)身骨架靜動(dòng)態(tài)特性有限元分析[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2013年13期

2 程廣偉,門(mén)清毅,苗雨露;汽車(chē)車(chē)身骨架斷裂有限元分析[J];河南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年03期

3 劉景華;客車(chē)車(chē)身骨架變形的原因分析及其控制措施[J];客車(chē)技術(shù)與研究;2004年05期

4 劉景華,劉俊;客車(chē)車(chē)身骨架合裝工藝[J];客車(chē)技術(shù)與研究;2005年02期

5 沈恒e，

本文編號(hào)：633973