客車骨架
關注創建者：CAE行路人 創建時間：2020-07-11
客車骨架的實例教程
1、客車骨架四種典型工況強度分析：
模型建立：
建模過程中將整體骨架劃分為7個部分：前圍、后圍、左側圍、右側圍、車內扶手、頂棚和車架，如圖2所示。通過模塊的劃分，一方面可以增加協作性，項目組每個成員劃分一個部分的網格，然后整體連接；另一方面可以減少模型連接的錯誤，在每個劃分的總成里面獨立檢查模型，然后整體檢查模型的連接。
焊縫處理：
有限元模型中，縫焊的模擬主要采用兩種方式：一種是節點共用，這種方式的精度很高，但是建模效率較低；另一種是采用剛性梁單元在縫焊位置連接相應的單元節點來模擬實際的焊接，這種連接方式不必要求節點嚴格對齊，可大大提高效率。本文主要采用共用節點的方式，對于部分接頭，共用節點比較困難，則采用剛性連接。
邊界條件及工況
本分析主要研究四種典型工況下的強度，工況描述如圖4所示[10~11]。圖中a、b、c、d四點表示四個板簧中心點位置，通過約束這四個點來組合模擬各種工況。表1描述了四種工況，其中g表示重力加速度，約束的數字表明的是該位置的自由度方向，“1、2、3”分別表示X，Y，Z三個自由度方向，“-”表示該位置無載荷或者無約束。
展開 載荷施加模擬客車真實載荷情況，主要考慮空調，換氣機，五個電池包，乘客載荷以及其它，載荷以壓力和集中載荷的形式施加，其中集中載荷施加位置需要創建多點RBE2單元分散集中載荷，壓力通過Analysis-pressures創建。
四 模態分析
車身骨架的振動特性與車身結構強度、乘坐舒適性等性能有直接聯系，振動特性與車身運行時的模態頻率息息相關，同時，模態分析也是下一步分析說必須要的過程。
對車架在實際使用工況下模擬其約束模態能分析其動態相應情況，自由模態雖然能反映車架固有屬性，但在實際使用環境中并不具有實際參考意義。
約束模態分析最重要的兩點就是創建合適的約束以及正確設置加載步，為得到客車實際工況極限彎曲、扭轉、兩種工況下的車架模態頻率，有如下兩種約束以及相應的前六階頻率及其振型圖。
展開 本案例是基于optistruct對某客車車身骨架進行模態分析。
前10階模態頻率及陣型結果動畫
前10階模態頻率結果如下：
本案例含模型文件及結果文件，凡購買本案例的朋友針對本案例的分析有什疑問均可與我交流。
載荷施加模擬客車真實載荷情況，主要考慮空調，換氣機，五個電池包，乘客載荷以及其它，載荷以壓力和集中載荷的形式施加，其中集中載荷施加位置需要創建多點RBE2單元分散集中載荷，壓力通過Analysis-pressures創建。
四 模態分析
車身骨架的振動特性與車身結構強度、乘坐舒適性等性能有直接聯系，振動特性與車身運行時的模態頻率息息相關，同時，模態分析也是下一步分析說必須要的過程。
對車架在實際使用工況下模擬其約束模態能分析其動態相應情況，自由模態雖然能反映車架固有屬性，但在實際使用環境中并不具有實際參考意義。
約束模態分析最重要的兩點就是創建合適的約束以及正確設置加載步，為得到客車實際工況極限彎曲、扭轉、兩種工況下的車架模態頻率，有如下兩種約束以及相應的前六階頻率及其振型圖。
展開 載荷與邊界條件
由于路面不平度的作用，汽車需要模擬兩前輪之一懸空時，車身骨架靜態極限扭轉時承受的應力分布情況，這種情況下車身骨架的載荷同滿載水平彎曲工況一樣。
邊界條件為:約束左(右)前輪裝配位置處節點的三個平動自由度UX, UY, UZ，釋放三個轉動自由度ROTX, ROTY, ROTZ;釋放右(左)前輪裝配位置處節點的所有自由度;約束后輪裝配位置處節點的垂直方向自由度UZ，釋放其它所有自由度。
車輪懸空扭轉工況
(3)緊急轉彎工況
實踐表明，除了上述兩種主要載荷的作用外，客車車身骨架上還將承受其它的一些載荷。例如:客車加速或制動時會導致底架前、后部載荷的重新分配;客車緊急轉彎時，慣性力將使骨架受到側向力的作用。本工況模擬客車在行駛中緊急(左)右轉彎時的載荷情況，客車車身除了承受自身重力及車載質量的重力作用外，還受到由于轉向時產生的側向力作用，計算時假定側向加速度為0.4g
載荷與邊界條件
汽車滿載發生轉彎時，車身骨架將受到離心力作用而產生側向載荷。由于離心加速度的大小由轉彎半徑以及行駛車速兩個參數決定，作為近似計算，本文通過在橫向(y軸正方向)施加一個側向加速度0.4g來模擬緊急右轉彎工況下載荷情況。此外，離心力的大小還受到車載質量的影響。該工況下，需要假設后軸在完全側滑的極限狀態下完成。邊界條件:約束右前輪裝配位置處節點的三個平動自由度UX, UY, UZ;約束左前輪裝配位置處節點的垂直方向自由度UZ、縱向自由度UX;約束后輪裝配位置處節點的垂直方向自由度UZ
(4)緊急制動工況
本工況將模擬客車在行駛中緊急制動時的載荷情況，客車車身除承受乘客及車輛重力作用外，還要受到縱向制動慣性力的作用。
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客車骨架的最新內容
本案例是基于optistruct對某客車車身骨架進行模態分析。
前10階模態頻率及陣型結果動畫
前10階模態頻率結果如下：
本案例含模型文件及結果文件，凡購買本案例的朋友針對本案例的分析有什疑問均可與我交流。
-------------僅用于學習交流，不用于營利。
希望高手們能夠將自己在這方面經驗總結在下方留言。還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒意思！
客車有限元模型
【單號5652】
預算范圍：3000
使用軟件： hyperworks
需求描述：提供一份仿真報告，仿寫另一份客車骨架輕量化CAE報告，hyperworks。
1、客車骨架四種典型工況強度分析：
模型建立：
建模過程中將整體骨架劃分為7個部分：前圍、后圍、左側圍、右側圍、車內扶手、頂棚和車架，如圖2所示。通過模塊的劃分，一方面可以增加協作性，項目組每個成員劃分一個部分的網格，然后整體連接；另一方面可以減少模型連接的錯誤，在每個劃分的總成里面獨立檢查模型，然后整體檢查模型的連接。
《汽車工程師》, 2017(1):15-17
[3]王登峰,毛愛華,牛妍妍,魏建華,等 基于拓撲優化的純電動大客車車身骨架輕量化多目標優化設計[J]. 《中國公路學報》, 2017.30(2):136-143
[4]Zhong W, SU R, GUI L, etc.
分析對象為基于Pro/E搭建的8米長中型電動客車骨架，由于模型較大，在Hypermesh平臺對模型進行前處理。應用Optistruct進行分析及后期優化。
一 模型修復，抽中面，按組件厚度分組編號
在CAD軟件中提取要分析的對象幾何，將模型導入Hypermesh
對模型進行修復，主要操作是對與分析無關組件的去除，以及孔、缺口等的修復。
分析對象為基于Pro/E搭建的8米長中型電動客車骨架，由于模型較大，在Hypermesh平臺對模型進行前處理。應用Optistruct進行分析及后期優化。
一 模型修復，抽中面，按組件厚度分組編號
在CAD軟件中提取要分析的對象幾何，將模型導入Hypermesh
對模型進行修復，主要操作是對與分析無關組件的去除，以及孔、缺口等的修復。
車架結構示意圖
建立有限元模型
整個客車骨架的有限元模型，在HyperMesh中創建，強度計算通過OptiStruct實現，結果在HyperView中處理。
車輪懸空扭轉工況
(3)緊急轉彎工況
實踐表明，除了上述兩種主要載荷的作用外，客車車身骨架上還將承受其它的一些載荷。例如:客車加速或制動時會導致底架前、后部載荷的重新分配;客車緊急轉彎時，慣性力將使骨架受到側向力的作用。
