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分类号密级UDC学位论文6101型客车车身骨架的轻量化设计作者姓名：吕明光指导教师：宋桂秋副教授东北大学车辆工程研究所申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：车辆工程论文提交日期：论文答辩日期：2007年1月12日学位授予日期：答辩委员会主席：评阅人：东北大学2007年1月ADissertationinVehicleEngineeringTheOptimizeDesignoftheSkeletonfortheBus6101byLvMingguangSupervisor：ProfessorSongGuiqiuNortheasternUniversityJanuary2007i独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。(如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：签字日期：ii东北大学硕士学位论文摘要ii6101型客车车身骨架的轻量化设计摘要在汽车设计中，车身骨架是客车的主要承载件，车身骨架在整车的整备质量中占三分之一左右，所以车身骨架的轻量化设计对减轻汽车的质量有着非常重要的意义。汽车质量的减轻不仅可以节省材料，而且能提高整车的动力性和经济性，并减少排放。本文就是利用CAE技术对客车车身骨架进行有限元分析计算，并进行轻量化设计。作者以某公司的6101客车为例，通过使用ANSYS软件，对车身结构进行了参数化建模，即使用APDL语言编程，建立了车身骨架的整体模型，在得到车身骨架简化模型的基础上分析了客车车身在弯曲、扭转、紧急制动和紧急转弯的四种典型工况下承受的载荷情况和变形情况，找出最危险的工况，并做了模态分析，计算出本客车的振动频率和最大应力与最大位移变形。选择对车驾总体质量影响较大的20种梁的截面尺寸作为优化设计变量，在满足结构强度和刚度的前提下，以自由状态下一阶扭转和弯曲频率为约束变量，选择客车车身自重为目标函数。最后得出理想的优化结果，车身骨架在保证安全性的前提下减轻了质量，并且提高车身骨架的整体性能，达到了预期的目标。本文对优化后的发动机支座进行了谐波响应分析，分析结果表明，优化后的发动机支座完全可以承受发动机的振动激励，证实了新的优化结果完全符合要求。关键词关键词关键词关键词：车身骨架；有限元分析；优化设计；模态分析；谐波响应分析东北大学硕士学位论文摘要iii东北大学硕士学位论文AbstractiiiTheOptimizeDesignoftheSkeletonfortheBus6101AbstractTheskeletonofbusisoneofthemostimportantcomponents.Itsweightisaboutonethirdofthewholevehiclemass.Thelightweightofskeletonisofgreatimportancetoreducethevehicleweight.Reductionofbodyweightcannotonlysavematerials,butalsoimproveaccelerationperformanceandfueleconomyofthevehicleandreduceengineemission.Thisdissertationseeksfeasiblemethods(CAE)toreducethebusbodyweightanddoesanoptimizationdesign.TheCAEtechnologyandoptimizationtechnologyinthemanufacturingindustryoftheautomobileweremoreandmoreextensive;inthisarticleinordertogetgoodeconomicbenefitstheauthorcombinedCAEtechnologyandmethodofoptimizingtocarryonoptimizationdesigntothepassengerbusskeleton.Thedissertation,theauthorusedANSYSsoftwaretocreateaparametermodelfortheskeletonofbus,andcarriedonsimplificationtothefiniteelement,modelinthecourseofmodeling.Fourkindsoftypicalworkingconditionsthathappenedtothebusfamewereincluded.Alsothearticlecarriedonthemodalanalysisofthebusskeleton.Afteranalyzingvariouskingsofdatasynthetically,theauthorsetuptheequationofoptimizing.Tochoosetheweightoftheweightofthebustobethegoalfunction,thedeformationandthestresstobetherestraincondition,andthesectionalsizeoftheframetobevariableofoptimizing.Duringtheoptimizationdesign,theauthorusedAPDLandobtainedoptimizationdesignparameter.Thentheauthorcarriedonthecontrasttotheresultthatbeforeandafteroptimizing,foundthattheresultofoptimizingwassatisfying.Theweightofthebusskeletonwasreduced,atthesametimethesecurityofthebuswasguaranteed.Atlasttheauthordidtheharmonicresponsesoftheenginebracket,foundthattheoptimizationresultisverysafety.Keywords:skeleton;FEM;optimizationdesign;modelanalysis;harmonicanalysis东北大学硕士学位论文Abstractiv东北大学硕士学位论文目录iv目录独创性声明............................................................................................................i摘要...................................................................................................................iiABSTRACT..............................................................................................................iii第1章绪论..........................................................................................................................11.1引言.....................................................................................................................................11.2研究背景.............................................................................................................................11.3研究意义.............................................................................................................................11.4车身结构设计的国内外现状.............................................................................................21.4.1我国国内客车的发展情况.......................................................................................21.4.2国外客车的发展情况...............................................................................................31.5本论文的主要内容.............................................................................................................3第2章汽车结构分析的有限元理论及ANSYS软件介绍...................................52.1有限元的理论的发展历程与趋势.....................................................................................52.2有限元法的解题思想与步骤.............................................................................................52.2.1有限元法的一般解题步骤.......................................................................................62.2.2计算模型中数据.......................................................................................................62.2.3建立有限元模型的过程...........................................................................................72.3ANSYS软件的简介............................................................................................