erz将废弃的结构二○一二年十月八... 再重新考虑其功能的显着特性,通...
王海佗++黄仙平
[摘 要]客车最为主要部件就是车身，车身结构性能对客车应用寿命及性能之间有着直接性影响，也是我国客车行业发展关键内容。借助有限元技术对客车车身结构进行分析研究，进而提出针对性改进措施，提升客车车身结构刚度及强度。计算机技术在快速发展建设过程中，有限元软件也开始逐渐在客车车身结构静动态特性分析领域内应用。
[关键词]车身骨架；有限元；结构分析
中图分类号：V186.4 文獻标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0007-01
前言
经济全球化发展建设过程中，客车制造行业竞争越加激烈，客车制造技术快速发展建设。客车制造业具有发展机遇情况下，也同样面临更加严峻挑战。首先，市场经济在快速发展内，市场供求关系也发生了显著转变，买房市场越加完善，这就需要企业积极研发新型产品，进而有效满足客户对于产品需求；其次，国内企业逐渐参与到国际市场内，这也就为客车企业提出了更加严苛要求。客车结构是否合理，具有十分优越性能，较高质量，已经成为客车企业发展建设关键内容。
1、客车骨架结构特征
1.1 非承载式车身
客车在初期发展建设过程中，车库都由专门企业生产，然后在安装到客车结构上。车身与车架在连接内，借助橡胶垫支撑，所以车架承受车身全部载荷，车身仅仅承受小部分载荷，这种结构属于课程传统形式。这种车身形式可以安装多种型号车身，还可以具有降噪及减振功能，安装工艺十分简单。所以，现在部分客车生产企业依旧应用这种安装形式。
但是这种车身结构也存在一定缺陷，首先，车身并不需要承受任何载荷，对于车架刚度提出更高要求，车身整体质量增加；其次，客车高度降低难度较高。
1.2 半承载式车身
为了能够解决非承载车身所存在的缺陷，保证客车车身强度，进而将车身也参与到载荷内。半承载式车身特征为：车身与车架相连接，车身承载客车载荷，有效降低车架重量，但是车身承载能力并没有得到充分利用。现阶段，我国大部分客车都采取半承载式车身结构。
2、构建客车车身骨架模型
有限元分析在客车车身骨架内应用，具体分析结果与骨架模型构建之间有着紧密关联。以客车实际骨架作为基础条件，构建更加精确及简化有限元模型，是保证分析结果基础条件[1]。
车身结果分析基础条件为车身结构有限元模型。车身架构有限元模型在构建过程中，需要按照车身实际问题进行分析研究，保证单元选择合理，为有限元模型提供合理材料属性，保证模型边界合理，最终选择具有一定精确度车身结构。客车车身在有限元分析内，主要分为以下几个流程：
2.1 构建车身有限元模型
车身有限元模型在构建之前，需要进行前期准备工作，主要包含四方面工作内容，分别为构建几何模型、网格划分、载荷处理、限制处理及材料定义。在客车车身结构模型内，主要可以划分为两个类别，分别为简化模型与详细模型。这两个模型具有针对性特征，逐渐差别体现在精度、速度及硬件上面。客村骨架结构在分析研究过程中，需要按照所研究的问题针对性分析，进而构建针对性模型。车身有限元模型具体结构如图一所示。
2.2 有限元分析
客车骨架结构在有限元分析内，需要借助专门有限元软件所实现。客车骨架有限元分析之后会得到较多分析结果，例如单元应力、结点位移等，为车身分析奠定坚实基础条件[2]。
2.3 后处理
后处理主要是将车身有限元分析结果进行处理，进而更加直观展现到观众面前，同时对车身骨架振动频率、强度及刚度进行详细分析研究，增加对客车车身结果了解。
3、车身结构模态分析
客车在行驶时，车身会受到振动，对车身动态特性分析研究，可以有效对客车疲劳寿命及平顺性进行了解，除于动态特性分析，主要采取模态分析方式，进而对客车振动频率进行了。
3.1 模态分析
模态分析在应用内，主要对对设计内机器部件振动特点进行了解，在分析客车动态载荷结构设计上面具有重要作用，并且也可以为动力学分析提供有关参数保证[3]。
客车车身结构在设计内，设计人员首先对刚度及强度进行分析研究，这样就造成车身部分结构存在不合理情况。骨架作为客车基础结构，振动特征与客车整体性能之间有着紧密关联。客车一旦行驶到十分颠簸路面内，不同零部件受到振动影响，进而受到一定损伤。振动在造成客车出现破坏情况下，还会产生噪声及共振。所以，车身骨架在设计内，需要具有足够刚度作为保障，因此需要对客车进行模态分析[4]。
3.2 模态分析流程
模态分析也是线性分析，换句话说，模态分析具有线性行为之后，才具有研究价值。客车骨架模态分析内，主要分为以下几个流程：
3.2.1 构建有限元模型
模态分析与结构静态分析所应用到的模型基本相同，在存在偏差情况下，就需要对模型类型、常数、材料及几何性质进行处理。需要特别注意，模态分析内所构建的有限元模型，所定义的单元应该为线性单元。
3.2.2 施加载荷并且计算
在施加载荷并且计算步骤内，主要对定义类型分析，对针对性分析设置，保证流程设置合理，进而借助有限元分析方式，对客车固有频率进行计算。计算完毕之后，需要对模态进行拓展，对客车骨架进一步观察。与此之外，还可以将有限元分析结果通过图形方式呈现出来[5]。
3.3 模态计算结果分析
客车骨架在模态分析研究内，主要对客车振动类型及固有频率进行计算。由此可知，模态计算内是在客车骨架自由振动状态下计算。客车体积相对庞大，结构也十分复杂，难以应用试验方法进行分析研究，这也就限制客车应用模态分析方法。本文在客车模态分析研究内，借助有限元软件进行模态分析。
正常情况下，客车骨架在模态分析内，只需要计算频率较低参数，主要原因是由于高阶频率对客车结构所造成的影响较低。按照有限元模型，通过有限元团建对客车骨架进行计算，进而了解客车骨架低阶频率与振型。如图二所示，为客车骨架一阶振型。
由图二所示，客车车身骨架动态设计内，车身骨架模态频率需要与载荷频率存在偏差。造成客车车身出现振动激振源原因主要有三个，分别为车轮不平衡、发动机怠速、常规车速下振动。因此，客车骨架在设计内，需要不断对固有频率进行完善，进而保证客车动态性能[6]。
结论
本文以研究人员研究成果作为基础条件，通过有限元分析方式，借助有限元分析软件，对客车骨架结构静动态特性进行分析研究，希望能够为研究人员提供一定帮助。
参考文献
[1] 石琴，王涛，张代胜，李宏玲.大客车车身骨架结构动应力仿真计算[J].汽车工程，2011，05：433-437+446.
[2] 吴长风.大客车车身骨架结构强度分析[J].客车技术与研究，2010，05：18-19.
