基于有限元的客車車身結構的靜動態(tài)特性分析.pdf

1、隨著有限元理論的發(fā)展和計算機技術的不斷成熟,有限元分析法貫穿于從客車車身結構概念設計到最終的產品成型,應用有限元分析法進行模擬分析不僅可以縮短客車的研發(fā)周期,而且還可以降低研發(fā)成本。因此,有限元分析方法已經成為各大客車企業(yè)研發(fā)新車型的一個重要工具。
　　本文建立了客車車身結構的有限元分析模型,然后在五種典型工況下進行了強度和剛度的模擬分析,得到了該車身結構在這五種工況下行駛時的最大應力值和最大位移值以及其出現(xiàn)的位置;本文還對該客車

2、的車身骨架進行了自由模態(tài)分析和有約束模態(tài)分析,得出了該客車車身結構的頻率值及其振型圖;模擬分析了發(fā)動機在豎向(Z向)和橫向(Y向)激振時車身骨架結構的諧響應;研究了車身骨架結構在動態(tài)彎曲工況和動態(tài)扭轉工況下的瞬態(tài)響應。
　　模擬分析得出:車身骨架所受到的最大應力值為240.56 MPa,最大位移值為8.041 mm,遠遠未超過材料所能承受的極限;客車的低階固有頻率處在8 Hz~30 Hz之間,一階彎曲固有頻率為17.39 Hz,一

3、階扭轉固有頻率為8.43 Hz,兩者相差9 Hz,有效的防止了一階彎曲頻率和一階扭轉頻率發(fā)生耦合現(xiàn)象;由諧響應分析知:32.5 Hz、90 Hz以及110 Hz左右是發(fā)動機和客車車身骨架結構發(fā)生共振的頻率;從車身骨架瞬態(tài)響應分析中可以看出:車身骨架最大應力值為247.7 MPa,沒有超過材料的屈服極限,扭轉工況下的最大應力隨時間的變化呈“拋物線”狀,而彎曲工況下最大應力隨時間波浪振動,逐漸減小,最大位移隨時間的變化呈“馬鞍”狀,無論是扭