谈谈基于ANSYS的公交车身强度有限元分析

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从结构力学的观点来看，大客车车身是由空间骨架、抗弯薄板、壳体和剪力蒙皮等构件构成的高次超静定结构，各杆件截面形状不一，而且杆件之间连接点的结构形式多样，因此结构分析难度很大。践表明，有限元分析法是一种有效的数值计算手段，利用它计算得到的结构位移场和应力场，可以用来作为客车结构设计的原始依据或是改进设计的基础。有限元分析公司的最新消息可以到我们平台网站了解一下，也可以咨询客服人员进行详细的解答！http://www.nataid.com/

对车身骨架的承载特性的了解是车身骨架结构设计改进和化的基础。本文以某公交客车车身骨架为研究对象，采用有限元分析的方法对其进行了静态强度分析。

公交车身骨架是由许多钢质型材组焊而成的空间钢架结构，空间关系复杂、断面形式多样化。车身上的一些细微结构和一些非承载部件，对骨架变形和应力的分布影响很小，但是却增加了模型的复杂程度，所以有必要对车身骨架模型采取一些简化措施。

在车身骨架建模过程中，简化处理如下：(1)略去非承载构件及装饰件：有些构件是为了满足安装或使用上的要求而设置的，这些构件对车身骨架的变形和应力分布影响较小，可以省略，以减小整车有限元模型规模；(2)交叉连接的简化：对于车身骨架中交叉连接的梁，连接处可简化为一个节点，而对于距离较小的交叉连接，可合并为一个节点以减少方程的阶数，提高有限元求解的稳定性。(3)曲梁简化为直梁：利用直梁近似地模拟车身骨架中曲率较小的曲梁。如可把左右侧围立柱、前后围挡风玻璃下横梁等曲杆简化为直杆；(4)对于两个同向焊接梁，因其焊接处材料强度与梁内部材料强度近似，故可将两个梁近似为一根梁处理；(5)省略工艺孔：从体模型上可以看出车身底架前后段有很多工艺孔和安装孔。这些孔对模型的强度和刚度影响小，为了降低建模难度和工作量，在建模时不予考虑。

该公交车身骨架大部分的材料采用Q235，部分构件采用65M钢。两种材料的常见材料属性和机械性能如表1所示。

该公交车身骨架中大部分构件为型钢，采用扫掠（S）的方法对型钢、U型板、L型版划分格，划分格后其节点为531992，单元为99973，建立有限元模型如图。

在建立正确的车身骨架有限元分析模型的基础上,加载边界条件,并根据际载荷配置情况,对车身骨架进行静强度计算分析。车身骨架所受载荷及其加载方式如下：（1）乘客20，每个乘客质量按65计算，每个座椅质量10，重约7520；驾驶员及其座椅重约110。以上载重力以集中载荷的方式加载到际安装位置节点处。（2）对于公交车上的站立乘员，可按照每平方际比较大站立人数，均布在车身底架节点上。根据比较新的2022年的标准，城市公交车每平方米额定载客数量为8人，每人质量按65计算。（3）车窗玻璃载荷。其中：前挡风玻璃质量约为80，后挡风玻璃约重20，侧窗玻璃共9块，重约249。按照际安装位置，均布加载到相应位置处的梁上。（4）公交车前门质量约为22,中门约重25；发动机质量为500，变速器质量为350；天然气瓶共6个，重约1306。这些载荷，按照际安装位置，作为集中载荷加载到安装位置节点处。（5）对于车身骨架的自重，由于在ANSYSW分析前处理过程中已经定义了材料的密度，根据用户设定的重力加速度值软件可以自动算出车身骨架的自重，在分析过程中自动进行加载。