全承載式客車車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、全承載式車身結(jié)構(gòu)主要是由小斷面矩形鋼管焊接而成，承載能力強(qiáng)，在結(jié)構(gòu)安全性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、乘坐舒適性、節(jié)能環(huán)保方面優(yōu)勢(shì)明顯，目前普遍應(yīng)用于高等級(jí)客運(yùn)客車以及城市公交客車。本文結(jié)合優(yōu)化設(shè)計(jì)方法與有限元法對(duì)全承載式車身進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)：首先運(yùn)用拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)確定了車身骨架的基本布局形式；其次在拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上開(kāi)展了尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)；最后制定車身結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)指標(biāo)要求，在四種典型工況下對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力學(xué)分析驗(yàn)證。具體研究工作內(nèi)容如下：
　　

2、（1）闡述了全承載式車身結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀，總結(jié)歸納了有限元法基本理論和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)基本方法。并對(duì)照產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中的詳細(xì)設(shè)計(jì)、基本設(shè)計(jì)和概念設(shè)計(jì)，制定了以輕量化為目標(biāo)的全承載式車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。
　　（2）在水平彎曲工況下建立了以車身質(zhì)量最小為目標(biāo)函數(shù)的拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型，通過(guò)對(duì)拓?fù)鋬?yōu)化計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析解讀，得到了車身結(jié)構(gòu)的基本傳力路徑，最終確定了車身骨架的基本布局形式。參考目前車身常用型材類型，完成了車身結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計(jì)。并且針對(duì)該初

3、步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了靜力分析計(jì)算，結(jié)果表明車身骨架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度均滿足設(shè)計(jì)要求，為下一步的尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　　（3）在型鋼截面尺寸靈敏度分析的基礎(chǔ)上，確定了尺寸設(shè)計(jì)變量對(duì)車身骨架質(zhì)量的影響程度，并提出了一種分層尺寸優(yōu)化方案。經(jīng)過(guò)三層次尺寸優(yōu)化，完成了車身骨架的詳細(xì)尺寸設(shè)計(jì)，得到了一種新型全承載式輕量化車身骨架結(jié)構(gòu)。
　　（4）在客車的四種典型工況下，以車身強(qiáng)度和剛度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)新型車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析驗(yàn)證。針對(duì)