导　　师： 姜立标; 彭伟广

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 客车车身的质量约占整车质量的30%-50%。研究显示,如果客车整车质量下降10%,燃油效率可提高6%-8%,在空载情况下,约70%的能耗消耗在车身质量上。因此,在不牺牲汽车安全性的前提下对客车车身进行轻量化设计是十分必要的。本文以某企业开发中的一款12m大客车为研究对象,对客车车身骨架结构进行多目标尺寸优化,并通过对比分析优化前后的车身骨架性能,检验本文所确定的轻量化方案的可靠性。本论文研究的主要内容包括以下几个方面:1)对企业提供的客车车身三维CATIA模型进行简化处理,并在HyperMesh软件中按照建模要求建立车身骨架有限元模型。2)基于建立的有限元模型对车身骨架结构进行典型工况分析和模态分析。在软件中模拟客车行驶中的4种典型工况,包括水平弯曲、极限扭转、紧急制动以及紧急转弯工况,分析客车车身的强度和刚度。模态分析提取前6阶车身自由模态,分析频率分布及振型,验证车身骨架结构是否符合设计要求。3)基于直接灵敏度分析与相对灵敏度分析筛选出进行优化设计的骨架结构。根据对称性和功能相似性将车身结构进行分组处理,以结构壁厚参数作为设计变量,结合直接灵敏度分析与相对灵敏度分析的结果,筛选出对车身骨架质量敏感,但对车身骨架性能不敏感的结构,进而提高优化效率。4)在HyperStudy软件中对车身骨架进行多目标尺寸优化,确定优化方案。以车身质量最小、车身弯曲刚度和扭转刚度最大为设计目标,车身1阶自由模态频率为约束条件,以筛选出的结构壁厚参数为设计变量,基于多目标遗传算法得到优化结果,实现减重197kg,减重率达8.9%,轻量化效果明显。然后对比分析轻量化前后车身骨架的刚度、强度、模态性能,初步验证了方案可靠性。5)基于GB17578-2013《客车上部结构强度要求及试验方法》的要求建立客车侧翻试验有限元模型,在LS-DYNA软件中对优化后的客车车身侧翻安全性进行验证,结果证明轻量化后的车身骨架满足国标要求,侧翻安全性与原车身差异很小,进一步验证了轻量化方案的可靠性。更多还原

关 键 词： [9266755]大客车 [9019555]车身骨架 [3138758]轻量化 多目标优化 侧翻安全性

分 类 号： [U463.82]

领　　域： []