基于Nastran的某客车有限元分析.doc

基于Nastran的某客车有限元分析 耿广锐 严锦伟 赵幼平 郭友利 （东风商用车技术中心 湖北武汉 430056 ） 摘要：应用Nastran软件对某客车的三种结构形式：车架、车架+车身骨架、车架+车身骨架+蒙皮进行纯弯、弯扭组合、加速、紧急制动、急转弯等工况下的强度分析以及自由模态和刚度的计算。比较不同结构形式对分析结果的影响程度，从而为以后按不同的分析目的来建立最简单的分析模型积累经验。最后通过对结构的改进成功的降低车身地板高应力部位的应力水平并对车身成功减重。 关键词：客车；强度；刚度；自由模态 Finite element analysis for city bus based on Nastran Geng Guang-rui Yan Jin-wei Zhao You-ping Guo You-li （DFL Commercial Vehicle Technical Center ,Wuhan 430056,China) Abstract：Applying Nastran software on three forms of the bus: frame, frame+body framework, frame+ body framework+body skin to analyses the strength in the condition: bending, the combination of bending and torsion, acceleration, Emergency Braking Condition, Emergency Steering, etc, and the analyses of free mode and stiffness. Comparing the effect of different structural forms to the results of the analysis. The results are of great significance as building the simplest FEA model by different purpose. Finally, to reduce the stress level of the body floor by optimizing structure, reduced the weight of the city bus body. Key words：trength；stiffness；free mode 1引言 众所周知，利用有限元法进行结构分析可以减少成本、缩短工作周期。而且只要保证模型和边界条件的的准确性，就能得到精确的计算结果。客车车身总体上为框架式结构，在其开发过程中对其各个部件和总成的强度和刚度要求是最基本的。 图1客车整车有限元模型图 2.2边界条件 2.2.1 材料特性 分析客车骨架所用材料为Q235，屈服极限为235 MPa，车架所有材料为DL510，屈服极限为345MPa,泊松比μ=0.3，弹性模量E=208GPa，密度=7.82×10Kg/m。 车架悬置弹簧的刚度参数： 前悬置弹簧的垂直刚度系数：C前=134.9KN/m； 后悬置弹簧的垂直刚度系数：C后=206.6KN/m。 2.2.2 计算载荷与工况 1）在进行整车应力分析时，考虑了绝大部分施加在车架上的外载荷、分布在地板上的乘客重量、分布在行李舱横梁上的行李和备胎重量包括： 转向机： 20 kg 水箱、中冷器及调整机构： 30 Kg 动力总成： 520 Kg 干燥器及卸载阀： 12 Kg 空滤器： 10 Kg 车架左侧储气筒： 15Kg 油箱： 110 Kg 车架右侧储气筒： 12Kg 备胎： 90 Kg 车架后横梁储气筒： 12Kg 行李： 220 Kg 车身带全部装备： 2160Kg 乘客： 1840Kg 3 分析结果 3.1模态分析结果 对客车车架、车架＋车身骨架、车架＋车身骨架＋蒙皮提取了前五阶振动模态（见表1），图2－图4为模态振型图。 表1 模态分析结果 方案 模态阶数 车架 车架＋车身骨架 车架＋车身骨架＋蒙皮 频率（Hz） 振型 频率（Hz） 振型 频率（Hz） 振型 一阶模态 5 扭转 10.9 整体扭转 14.2 车身前部扭转 二阶模态 20.1 横向弯曲 12.3 车身前部扭转 15.3 整体扭转