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《客車的強(qiáng)度與剛度分析文獻(xiàn)綜述》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、某客車車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度分析文獻(xiàn)綜述一課題意義車架將發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和車身等各個(gè)主要組成部分連成一個(gè)整體,是汽車的關(guān)鍵承載部件,它承受的載荷包括汽車自身的質(zhì)量和行駛時(shí)所受到的沖擊、扭曲、慣性力等.車架設(shè)計(jì)和校核以前多采用簡(jiǎn)化力學(xué)模型,且主要考慮靜力分析,由于車架的結(jié)構(gòu)和受力的復(fù)雜性,合理的設(shè)計(jì)目標(biāo)很難實(shí)現(xiàn).隨著計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展,國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)將有限元技術(shù)應(yīng)用于車架強(qiáng)度計(jì)算,但汽車的行駛工況非常復(fù)雜,不可能完全模擬實(shí)際行駛過程中的所有工況.因此,本文著重分析客車車架在勻速、扭轉(zhuǎn)、緊急制動(dòng)、急速轉(zhuǎn)彎等幾種典型工況下的承受載荷
2、情況和變形情況,所得結(jié)果可直接用于汽車設(shè)計(jì)的改進(jìn)和性能評(píng)價(jià).結(jié)合全承載客車的開發(fā),應(yīng)用有限元分析工具建立該車車身結(jié)構(gòu)的CAE模型,并對(duì)該車進(jìn)行靜態(tài)工況計(jì)算及模態(tài)分析。指出該車在設(shè)計(jì)中可能存在的問題,針對(duì)該問題提出改進(jìn)方案,通過分析比較,說明改進(jìn)方案的有效性和合理性。客車車身結(jié)構(gòu)型式按承載方式可分為非承載式、半承載式和全承載式。三種結(jié)構(gòu)型式在承載方式、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理以及加工制造工藝上均有明顯不同。全承載式車身骨架與其他兩種車身結(jié)構(gòu)相比，其突出特點(diǎn)是沒有相對(duì)獨(dú)立的底盤車架，客車載荷主要靠由小截面型材焊接而成的封閉骨架承受
3、。所以全承載式客車車身必須具有足夠的強(qiáng)度，保證其使用壽命和足夠的剛度，以保證其使用要求。二課題的發(fā)展情況1勻速直線行駛工況勻速直線行駛工況的計(jì)算主要是對(duì)客車滿載狀態(tài)下(也稱滿載純彎曲工況)四輪著地時(shí)的結(jié)構(gòu)抗彎強(qiáng)度進(jìn)行校核,可以了解客車在良好路面下勻速直線行駛時(shí)的應(yīng)力分布和變形情況.用車身骨架質(zhì)量和載荷乘以動(dòng)載系數(shù)(本文動(dòng)載系數(shù)取25),方向豎直向下,以模擬客車在此工況產(chǎn)生的對(duì)稱垂直動(dòng)載荷.在分析時(shí),為了防止車身剛體位移淹沒車身的彈性位移,所選擇的工況在彎曲工況的基礎(chǔ)上忽略鋼板彈簧、輪胎的剛度和前、后橋的重量[1
4、].有限元分析模型的4個(gè)支承點(diǎn)分別取在對(duì)應(yīng)車輪的軸心,工況分析可以只約束4個(gè)支承點(diǎn)處在整體坐標(biāo)系中的Z方向的平動(dòng)自由度.如圖1為勻速直線行駛工況下車架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度分析圖.2扭轉(zhuǎn)工況扭轉(zhuǎn)工況的計(jì)算主要考慮一輪懸空時(shí)施加在車架上的扭矩的作用.根據(jù)客車實(shí)際行駛情況,一般考慮左、右前輪分別懸空.扭轉(zhuǎn)工況下載荷的處理方式與車身靜彎曲工況相同.模擬某輪懸空的方法是:釋放懸空輪的全部自由度約束,約束其它3個(gè)支承點(diǎn)的相應(yīng)平動(dòng)自由度[2].圖2~7(見82頁)為左扭轉(zhuǎn)工況下車架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度分析圖.圖8~13(見82、8
5、3頁)為右扭轉(zhuǎn)工況下車架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度分析圖.表1為扭轉(zhuǎn)工況下車身各部分最大應(yīng)力統(tǒng)計(jì)表.表1扭轉(zhuǎn)工況下車身各部分最大應(yīng)力統(tǒng)計(jì)表名稱最大應(yīng)力值(MPa)左前輪懸空右前輪懸空右側(cè)圍13160左側(cè)圍12458頂蓋12355車架7935前圍7030后圍56333緊急制動(dòng)工況緊急制動(dòng)工況的計(jì)算主要考慮:當(dāng)客車以最大制動(dòng)加速度07g制動(dòng)時(shí),地面制動(dòng)力對(duì)車身的影響.載荷處理與靜態(tài)彎曲工況基本相同.約束的處理方法是:約束4個(gè)支承點(diǎn)處的全部Z方向的平動(dòng)自由度,約束前后輪支承點(diǎn)的X方向的平動(dòng)自由度.4急速轉(zhuǎn)彎工況急速
6、轉(zhuǎn)彎工況的計(jì)算主要考慮:當(dāng)客車以最大轉(zhuǎn)向加速度04g轉(zhuǎn)彎時(shí),慣性力對(duì)車身的影響.載荷處理的方法同緊急制動(dòng)工況類似,只是將縱向的制動(dòng)力影響改為橫向的慣性力影響,制動(dòng)加速度07g改為向心加速度04g,用于模擬轉(zhuǎn)向慣性力對(duì)車身的影響[3].約束的處理:約束各支承點(diǎn)處的Z方向的平動(dòng)自由度,放松所有的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度.如圖18、圖19為左急速轉(zhuǎn)彎工況下車架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度分析圖.圖20、圖21為右急轉(zhuǎn)彎工況下車架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度分析圖.表2為4種典型工況下車身各部分最大應(yīng)力統(tǒng)計(jì)表.結(jié)果表明,該車身骨架的強(qiáng)度有足夠表2四種
7、典型工況下車身各部分最大應(yīng)力統(tǒng)計(jì)表名稱最大應(yīng)力值(MPa)靜彎曲工況扭轉(zhuǎn)工況緊急制動(dòng)工況急速轉(zhuǎn)彎工況的余量.需要強(qiáng)調(diào)的是,在扭轉(zhuǎn)工況下,車身各部分的最大應(yīng)力都出現(xiàn)在左前輪懸空的工況下,原因主要是該車型結(jié)構(gòu)上的不對(duì)稱造成的.急速轉(zhuǎn)彎工況的最大應(yīng)力是綜合考慮了兩種不同情況而得出的結(jié)果.實(shí)際上,本模型由于略去了蒙皮和非承載構(gòu)件的影響,因此所計(jì)算的車身強(qiáng)度和剛度比實(shí)際偏低.從節(jié)省材料的角度來說,應(yīng)當(dāng)可以對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化.在該車型的前后軸距基本不變、車門位置不變的情況下,可以合理安排載荷的分布位置,根據(jù)計(jì)算所得到的結(jié)果,適當(dāng)
8、調(diào)整車身骨架各梁的截面形狀和尺寸,改變梁截面的慣性矩,盡可能滿足各處等強(qiáng)度和等扭轉(zhuǎn)剛度要求,以達(dá)到充分利用材料、降低整車重量目的.右側(cè)圍151312632左側(cè)圍151242834頂蓋8123252239車架137943213前圍7670224229后圍30956473121車身結(jié)構(gòu)有限元模型的建立在建立車身結(jié)構(gòu)有限元模型時(shí),為避免問
