客車車身骨架
關(guān)注創(chuàng)建者：CAE追夢者 創(chuàng)建時間：2019-11-10
客車車身骨架的實例教程
本案例是基于optistruct對某客車車身骨架進行模態(tài)分析。
前10階模態(tài)頻率及陣型結(jié)果動畫
前10階模態(tài)頻率結(jié)果如下：
本案例含模型文件及結(jié)果文件，凡購買本案例的朋友針對本案例的分析有什疑問均可與我交流。
（1）水平彎曲工況
水平彎曲工況下，車身骨架承受的載荷主要是由車身、動力總成、備用輪胎、電瓶、散熱器、壓縮機、油箱和油、司機座椅、乘客、行李箱、清潔水箱、玻璃等的質(zhì)量在重力加速度作用下而產(chǎn)生的。該工況模擬客車在平坦路面以較高車速勻速行駛時產(chǎn)生的對稱垂直載荷。它是經(jīng)常行駛于平坦道路上的大客車主要運行情況，其車速較高、車身骨架扭轉(zhuǎn)角不大，它主要承受由垂直振動所引起的較大的彎曲載荷。載荷與邊界條件
水平彎曲工況下，車身骨架承受的載荷是主要質(zhì)量在重力加速度作用下而產(chǎn)生的。本文根據(jù)車載質(zhì)量的空間布置情況將它們換算節(jié)點載荷施加在其布置位置的梁的節(jié)點上。
此外，為消除車身骨架的剛體位移，需要對骨架與懸架的裝配位置的節(jié)點進行約束。水平彎曲工況下，其邊界條件為:約束前輪裝配位置處節(jié)點的三個平動自由度UX, UY, UZ，從而釋放三個轉(zhuǎn)動自由度ROTX, ROTY, ROTZ;約束后輪裝配位置處節(jié)點的垂直方向自由度UZ，釋放其它自由度。
水平彎曲工況加載示意圖
(2)極限扭轉(zhuǎn)工況
整車滿載水平放置，后兩輪固定，前軸間加一極限扭矩(前軸負荷的一半乘以輪距)，相當于客車單輪懸空的極限受力情況，模擬客車在崎嶇不平的道路上低速行駛時產(chǎn)生的斜對稱垂直載荷。極限扭矩計算公式:T =P x L/2，其中T表示計算扭矩、p表示前橋懸掛負荷、L表示前輪輪距。扭轉(zhuǎn)工況下的動載，在時間上變化得很緩慢，所以慣性載荷也很小，因此，車身的扭轉(zhuǎn)特性也可以近似地看作是靜態(tài)的，而試驗結(jié)果也證實了這一點，靜態(tài)扭轉(zhuǎn)試驗和動載試驗所測得的骨架的薄弱部位一致。即靜態(tài)扭轉(zhuǎn)時骨架上的大應(yīng)力點，就可以用來判定動載時的大應(yīng)力點。
展開 1、客車骨架四種典型工況強度分析：
模型建立：
建模過程中將整體骨架劃分為7個部分：前圍、后圍、左側(cè)圍、右側(cè)圍、車內(nèi)扶手、頂棚和車架，如圖2所示。通過模塊的劃分，一方面可以增加協(xié)作性，項目組每個成員劃分一個部分的網(wǎng)格，然后整體連接；另一方面可以減少模型連接的錯誤，在每個劃分的總成里面獨立檢查模型，然后整體檢查模型的連接。
焊縫處理：
有限元模型中，縫焊的模擬主要采用兩種方式：一種是節(jié)點共用，這種方式的精度很高，但是建模效率較低；另一種是采用剛性梁單元在縫焊位置連接相應(yīng)的單元節(jié)點來模擬實際的焊接，這種連接方式不必要求節(jié)點嚴格對齊，可大大提高效率。本文主要采用共用節(jié)點的方式，對于部分接頭，共用節(jié)點比較困難，則采用剛性連接。
邊界條件及工況
本分析主要研究四種典型工況下的強度，工況描述如圖4所示[10~11]。圖中a、b、c、d四點表示四個板簧中心點位置，通過約束這四個點來組合模擬各種工況。表1描述了四種工況，其中g(shù)表示重力加速度，約束的數(shù)字表明的是該位置的自由度方向，“1、2、3”分別表示X，Y，Z三個自由度方向，“-”表示該位置無載荷或者無約束。
展開 客車有限元模型
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載荷施加模擬客車真實載荷情況，主要考慮空調(diào)，換氣機，五個電池包，乘客載荷以及其它，載荷以壓力和集中載荷的形式施加，其中集中載荷施加位置需要創(chuàng)建多點RBE2單元分散集中載荷，壓力通過Analysis-pressures創(chuàng)建。
四 模態(tài)分析
車身骨架的振動特性與車身結(jié)構(gòu)強度、乘坐舒適性等性能有直接聯(lián)系，振動特性與車身運行時的模態(tài)頻率息息相關(guān)，同時，模態(tài)分析也是下一步分析說必須要的過程。
對車架在實際使用工況下模擬其約束模態(tài)能分析其動態(tài)相應(yīng)情況，自由模態(tài)雖然能反映車架固有屬性，但在實際使用環(huán)境中并不具有實際參考意義。
約束模態(tài)分析最重要的兩點就是創(chuàng)建合適的約束以及正確設(shè)置加載步，為得到客車實際工況極限彎曲、扭轉(zhuǎn)、兩種工況下的車架模態(tài)頻率，有如下兩種約束以及相應(yīng)的前六階頻率及其振型圖。
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客車車身骨架的最新內(nèi)容
本案例是基于optistruct對某客車車身骨架進行模態(tài)分析。
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-------------僅用于學(xué)習(xí)交流，不用于營利。
希望高手們能夠?qū)⒆约涸谶@方面經(jīng)驗總結(jié)在下方留言。還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒意思！
客車有限元模型
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1、客車骨架四種典型工況強度分析：
模型建立：
建模過程中將整體骨架劃分為7個部分：前圍、后圍、左側(cè)圍、右側(cè)圍、車內(nèi)扶手、頂棚和車架，如圖2所示
《汽車工程師》, 2017(1):15-17
[3]王登峰,毛愛華,牛妍妍,魏建華,等 基于拓撲優(yōu)化的純電動大客車車身骨架輕量化多目標優(yōu)化設(shè)計[J]. 《中國公路學(xué)報》, 2017.30(2):136-143
[4]Zhong W, SU R, GUI L, etc.
分析對象為基于Pro/E搭建的8米長中型電動客車骨架，由于模型較大，在Hypermesh平臺對模型進行前處理。應(yīng)用Optistruct進行分析及后期優(yōu)化。
一 模型修復(fù)，抽中面，按組件厚度分組編號
在CAD軟件中提取要分析的對象幾何，將模型導(dǎo)入Hypermesh
對模型進行修復(fù)，主要操作是對與分析無關(guān)組件的去除，以及孔、缺口等的修復(fù)。考慮車架整體使用殼單元進行分析
分析對象為基于Pro/E搭建的8米長中型電動客車骨架，由于模型較大，在Hypermesh平臺對模型進行前處理。應(yīng)用Optistruct進行分析及后期優(yōu)化。
一 模型修復(fù)，抽中面，按組件厚度分組編號
在CAD軟件中提取要分析的對象幾何，將模型導(dǎo)入Hypermesh
對模型進行修復(fù)，主要操作是對與分析無關(guān)組件的去除，以及孔、缺口等的修復(fù)。考慮車架整體使用殼單元進行分析
車輪懸空扭轉(zhuǎn)工況
(3)緊急轉(zhuǎn)彎工況
實踐表明，除了上述兩種主要載荷的作用外，客車車身骨架上還將承受其它的一些載荷。例如:客車加速或制動時會導(dǎo)致底架前、后部載荷的重新分配;客車緊急轉(zhuǎn)彎時，慣性力將使骨架受到側(cè)向力的作用。
張勝蘭_基于HyperWorks的車門外把手的拓撲優(yōu)化.pdf
鄭冬黎_客車的車身骨架拓撲優(yōu)化設(shè)計.pdf
中型客車車架結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計_張勝蘭.pdf
一方面運用有限元、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及遺傳算法的有效結(jié)合對客車車身的結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析進行了有益的嘗試，對汽車的優(yōu)化技術(shù)有較強的理論與實踐意義。另一方面，為客車車內(nèi)噪聲尤其是低頻噪聲控制尋求新韻途徑，有較強的工｛曼實用意義。對ＣＡＥ技術(shù)在汽車領(lǐng)域的運用有一定的參考價值。
客車車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化及車內(nèi)噪聲分析.pdf
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客車車身結(jié)構(gòu)有限元分析（博士論文）
