全承载全铝客车辐射轻量化研究.pdf
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1、学校代号:1 0 5 3 2 学 密 号:S 1 0 0 2 W 1 0 9 级:公开 湖南大学硕士学位论文 全承载全铝客车车身 轻量化研究 堂焦史遣厶丝刍; 彭湖 童些刍塑;扭越工猩 诠窒提童目塑; 2 Q12 生三月2 2 目 诠窒筌避旦塑; 2 Q12 生5 月2 9 目 筌趱委虽金圭虚;萱童边数援 f ; 萋 鼍 川| I I | | I | f I I I | | I | 1 | | I I I Y 2 17 2 7 3 1 T h eL i g h t w e i g h tR e s e a r c ho fL o a d _ b e a r i n gA 1 u m i n u
2、 mB u sB o d y b y P E N GH u B E ( C e n t r a lS o u t hU n i V e r s i t yo fF o r e s t r ya n dT e c h n 0 1 0 9 y ) 2 0 1O At h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e R e q u i r e m e n t sf b r t h ed e g r e eo f M a s t e ro fE n g i n e e r i n g 1 n M e c
3、 h a n i c a lE n g i n e e r i n g i nt h e G r a d u a t eS c h o o l o f H u n a nU n i V e r s i t y S u p e r V i s o r P r o f e s s o rG O N GZ h i h u ia n dS e n i o re n g i n e e rG A O H u i M a y ,2 0 1 2 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任 何其他
4、个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名: 钐渊 日期:力研2 年6月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文 被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇 编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口,在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”)
5、作者签名: 导师签名: 徼溯 日期:少f 2 年6 月f 日 日期:沙2 ,年 7 月f 日 工程硕士学位论文 摘要 当代汽车都朝着安全、节能、环保的方向发展。纯电动城市公交客车在环保、 节能方面的作用毋庸置疑,其轻量化发展亦受到人们越来越多的关注。车身作为 最主要的承载结构件,纯电动客车采用全承载全铝车身,可有效减轻骨架重量, 对提高整车性能、增加续驶里程都有着重要意义。 传统客车研发需要进行设计、实验反复改进,研发成本大、周期长。而全铝 车身具有独特的结构、连接性能及不同的失效模式,因此不能完全依靠传统钢车 身的经验来进行设计。 随着有限元理论及有限元软件的发展,将有限元分析技术运用到汽车
6、的研发, 在缩短开发周期,降低研发成本,优化车身结构,提高车身性能,进行轻量化研 究等方面,都起着非常重要的作用。 目前,国内外的全承载全铝客车的轻量化研究还是一个难点,更需要运用有 限元进行分析与优化,以降低开发风险。 本文主要就全承载全铝客车车身骨架进行轻量化研究,主要的研究内容如下: 1 、全承载全铝客车车身有限元简化建模研究。根据铝合金车身结构及连接 件的特点,进行全承载全铝车身的有限元简化建模技术研究,提高计算的效率与 精度。 2 、全承载全铝客车车身结构性能研究。研究工况包括:满载工况、极限扭转 工况、左转弯工况、紧急制动工况。从这四个工况分析全铝车身强度、开口刚度, 找出全铝车身
7、结构性能不足的地方,为全铝车身结构的改进提供依据。 3 、全承载全铝客车车身结构的改进、优化。首先进行全铝车身的拓扑优化; 其次,根据拓扑优化结果与结构性能分析结果,对全铝车身骨架结构及其连接进 行改进和优化,提高结构性能,降低车身质量;最后,验证改进后的全承载全铝 车身的结构性能,符合设计要求。 全承载全铝车身结构性能较好,车身骨架总重2 316 k g ,与同类全承载钢车身 相比轻了16 7 4 k g ,轻量化程度达到了41 9 5 ,减重效果较好。 关键词:全铝车身;轻量化:拓扑优化;强度分析;刚度分析 全承载全铝客车车身轻量化研究 A b s t r a c t I n t h e
8、c o n t e m p o r a r y , V e h i c l e s d e V e l o p t o w a r d s s a f 色t y ,e n e r g ys a v i n g , e n V i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n P u r ee l e c t r i cb u sp l a y sas i g n i f i c a n tr o l ei ne n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o na n de n e r g ys a V i n g ,a n dm
9、 e a n w h i l e1 i g h t w e i g h td e V e l o p m e n ta l s og e t sm o r e a n dm o r ea t t e n t i o nf r o mp e o p l e A st h eb u sb o d yi st h em a i nl o a d - b e a r i n gs t r u c t u r e , a l u m i n u mb u sb o d yi su s e dt or e d u c et h e w e i g h to ft h eb o d ya n dh a v
10、eg r e a t s i g n i n c a n c ei ni m p r o V i n gV e h i c l ep e r f o r m a n c ea n di n c r e a s i n gm i l e a g e T h e r ea r ea1 0 to fE x p e r i m e n t sa n dd e s i g ni nt h ec l a s s i c a lr e s e a r c ho fb u s ,w h i c h w o u l dw a s t el o t so ft i m ea n dc o s t A st h e
11、u n i q u es t r u c t u r ea n dc h a r a c t e r i s t i c s , t h e a l u m i n u mb u sb o d yc a n n o tb ed e v i s e di nt h et r a d i t i o n a lw a y W i t ht h ed e V e l o p m e n to fn n i t ee l e m e n tt h e o r ya n dt h es o f t w a r e ,n n i t ee l e m e n t a n a l y s i st e c
12、h n o l o g yh a sb e e na p p l i e dt ot h ev e h i c l er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t I t p l a y sak e yr o l ei ns h o r t e n i n gt h ed e V e l o p m e n tc y c l e ,r e d u c i n gt h ec o s to fr e s e a r c h a n dd e V e l o p m e n t ,o p t i m i z a t i o no fb o d ys t r u
13、 c t u r e ,i n c r e a s i n gp e r f b r m a n c eo fb u sb o d y a n dt h el i g h t w e i g h te x a m i n a t i o ne t c C u r r e n t l y ,t h er e s e a r c ho fa I u m i n u mb u sb o d yi saD i f f i c u l t yi nt h ew o r l d I ti s m o r ei m p o r t a n tt h a tr e s e a r c ht h ea l u
14、m i n u mb u sb o d yb yn n i t ee l e m e n tt h e o r y , t o d e c e a s et h er i s ko fD e V e l o p m e n t T h i sa r t i c l em a i n l ya i m sa tt h el i g h t w e i g h to fb u sb o d yf r a m e ,t h em a i nr e s e a r c h c o n t e n t sa r ea sf b l l o w s : F i r s t l y ,n n i t ee
15、l e m e n tm o d e lo ff u l ll o a db e a r i n ga l u m i n u mb u sb o d y B a s eo nt h e p h y s i c a lp r o p e r t i e sa n dc h a r a c t e r i s t i c so fa l u m i n u mb u sb o d y ,p r e d i g e s t i o no ff i n i t e e l e m e n tm o d e lo fa l u m i n u mp a r t sh a sb e e nd o n e
16、 ,w h i c ha i ma tt h eE f n c i e n c ya n d A c c u r a c y S e c o n d l y ,p e r f b r m a n c ea n a l y s i so fb u sb o d ys t r u c t u r e A n a l y s i so fw o r k i n g c o n d i t i o n si n c l u d e : b e n d i n gc o n d i t i o n , l i m i t e d t o r s i o nc o n d i t i o n ,l e f
17、 t t u r n i n g c o n d i t i o n ,a n de m e r g e n tb r a k i n gc o n d i t i o n S o m ed a t aa r ec a l c u l a t e d , s u c ha s s t r e n g t h , s t i f f h e s so fa l u m i n u mb u sb o d y T h es h o r t a g eo fa l u m i n u mb o d ys t r u c t u r e c a nb ef b u n dt oI m p r o V
18、i n gt h eb u sb o d ys t r u c t u r e T h i r d l y , t h ei m p r o V e m e n ta n do p t i m i z a t i o no fa l u m i n u mb u sb o d ys t r u c t u r e B a s e do nt h et o p o l o g yo p t i m i z a t i o na n da n a l y s i so ft h eb u s b o d y ,i m p r o v et h e s t r u c t u r ea n dc o
19、 n n e c t i o no fa l u m i n u mb u sb o d y T h ea l u m i n u mb u sb o d yg e tl i g h t e r , 工程硕士学位论文 a n dt h e nt h ep e r f b r m a n c eo ft h en e wb u sb o d yh a sb e e nc h e c k T h en n a la l l a l u m i n u mb u sb o d yh a sah i g hs t i f h l e s sa n ds t r e n g t h T h eB o d
20、 y w e i g h t s2 316 k g C o m p a r e dw i t ht h eo r i g i n a lf h l l - b e a r i n gs t e e l b o d y ,l i g h t w e i g h t e x t e n th a sa t t a i n e d4 1 9 5 L i g h t w e i g h te f f e c ti ss a t i s f a c t o r y K e y w o r d : A l u m i n u mB u sB o d y ; L i g h tW e i g h t ;T
21、o p o l o g y0 p t i m i z a t i o n ; S t r e n g t h A n a l y s i s ; S t i f f n e s sA n a l y s i s I V t “- 7 r ? 一+ 全承载全铝客车车身轻量化研究 目录 学位论文原创性声明和学位论文版权使用授权书I 摘要I I A b s t r a c t I I I 第l 章绪论1 1 1 引言1 1 2 客车车身轻量化发展概况及研究意义2 1 2 1 纯电动客车轻量化意义2 1 2 2 全承载技术及铝合金材料的轻量化应用意义3 1 3 有限元分析方法简介及其应用意义4 1 3
22、 1 有限元方法应用意义5 1 3 2 有限元基本思想理论6 1 3 3 有限元分析软件简介7 1 4 本文主要研究内容及其方法8 第2 章全承载全铝客车车身有限元建模研究1 0 2 1 引言1O 2 2 铝合金材料1 0 2 2 1 轻量化材料1 0 2 2 2 铝合金作为汽车轻量化材料的特点1 0 2 3 铝合金结构件的连接1 2 2 3 1 焊接1 2 2 3 2 铆钉连接1 2 2 3 3 螺栓连接1 2 2 3 4 复合连接13 2 3 5 本节小结1 3 2 4 全承载全铝客车车身骨架1 4 2 4 1 全承载客车车身结构特点1 4 2 4 2 全承载全铝客车车身结构特点1 5 2
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- 承载 客车 辐射 量化 研究
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