客车车身骨架的疲劳分析方法研究

车身骨架是客车的主要承载结构,车身骨架的强度、刚度及疲劳性能都直接影响着车身骨架的使用寿命、安全性、操作稳定性等基本性能。传统的设计方法周期长、成本高,因此在车身骨架设计和分析中应用CAD/CAE技术,可以大大缩短车身骨架的开发周期、降低开发费用,提高设计设计质量。 本文的主要内容是研究车身骨架的疲劳分析方法。文章首先建立了客车车身骨架的有限元模型,接下来对车身骨架进行满载弯曲工况和左右弯扭组合工况的有限元分析,以分析结果为基础确定各个构件的循环特性。由于车身骨架大多数的构件大多数是非对称循环的,因此本文采用goodman修正方法对车身骨架的循环特性进行平均应力修正,得到对应的对称循环。然后通过输入模拟的疲劳载荷谱和材料的疲劳特性对车身骨架进行准静态疲劳分析。由分析计算所得到车身骨架的疲劳损伤度,并根据此损伤度对车身骨架进行疲劳强度评价。同时本文通过对比疲劳分析所得的危险点分布和静态分析危险点的分布,考查两种情况下结构危险点发生的部位是否完全一致。最后在综合考虑静态分析和准静态疲劳分析结果的基础上对车身骨架的结构进行改进,目的是考察结构改进对车身骨架疲劳分析的影响,并验证结构改进对疲劳损伤度的影响。 通过本文的研究发现,准静态疲劳分析下结构的疲劳危险点和静态分析的危险点大部分是一致的,只有少许的危险单元是不一致的。由于本文仅仅是通过准静态的疲劳分析对车身骨架进行了研究,而且已经发现疲劳分析的危险点和静力分析的危险点是不完全一致的,考虑到客车在实际行驶中遇到的是受力情况更为复杂的动态响应问题,因此预计基于动态响应问题的疲劳分析的结果和目前的准静态疲劳分析的结果还会有更大的不同,这些足以表明,车身设计阶段进行结构疲劳分析的必要性。通过本文的研究为后续的动态响应问题的疲劳分析奠定了基础。