以某電動大巴車為例，對其車身強度發(fā)展ANSYS局限元剖析，并對其發(fā)展輕量化設置。

   8 m電動大巴車是國度“863”要點名目。作為電動大巴車，其能源總成為電池組。電動大巴車車架承載也與通常大巴車不同，通常后置式啟動機大巴車安裝啟動機的位子，現(xiàn)放置電池，行李艙位子也放置電池，請求車身構造強度和剛度必需充足。而車身輕量化對提升大巴車的能源性，下降本錢，延伸行進路程，提升經濟性都有要緊意義。因而，如何改良車身構造，在確保強度和剛度滿足運用請求的概況下使其輕量化十分要緊，況且也是這車設置中一種要害的難題。 

   1 車身模子的構建 

   (1) 起首，經過在三維設置軟件PROE上構建電動大大巴車的全車構造幾何模子。接下來，應用ANSYS軟件[ 2 ]構建這車全車的具體局限元模子。

   (2) 電動大巴車的骨架采納準則的矩型管型材組焊而成，因而，在用局限元發(fā)展車身構造計算時，采納梁單元模子，其優(yōu)點是劃分的單元數(shù)目和節(jié)點數(shù)目少，計算速度快，況且模子的前料理事業(yè)量適中。 

   (3) 采納梁單元時，做了之下少許簡單化： 

   ① 略去蒙皮和某些非承載構件，如面板、窗玻璃等。 

   ② 將車身中的各微曲梁直化料理，對側圍和頂蓋中少許曲率較小的構件近似地看作由直梁單元分段構成。 

   ③ 對兩個靠得很近但其實不重合的交叉接連點簡單化為一種節(jié)點料理。 

   ④ 對兩個并聯(lián)焊在一同的梁當作一根梁，相應橫截面積加大。 

   ⑤ 取約束、載荷效用點處為梁單元節(jié)點。模子中載荷、約束模擬真正的精準水平對全體構造的位移、應力作用相當大。于是載荷的類別、效用點、尺寸，約束的類別、效用點應盡量逼近實質概況。

   源于采納了簡單化料理，會使結果顯露誤差，但從簡單化舉措來看，差不多于下降了全車的強度和剛度，會使應力結果偏大，是一個偏平安的剖析，因而是相比可靠的。 

   2 載荷和約束料理 

   電動大巴車運用概況非是很繁雜，根本上是在都市平凡道路上行進，因而選取彎曲、扭轉、緊急制動和急轉彎四種工況。

   2.1彎曲工況 

   依據(jù)GB /T 6792 - 1996《大巴車車身骨架應力、形狀改變測量方法》，彎曲工況最重要的是對大巴車載滿狀況下，模擬大巴車在靜態(tài)下，或良好路面下勻速直線行進時的應力分布和形狀改變概況。 

   載荷料理：構造自重、各配備重量、乘客重量。座位上的乘客與椅子載荷分配到相近的節(jié)點上；站立乘客載荷均布于車廂渠道地板上，電池載荷均布于其支撐梁上；操控箱、空調、電機及其操控器、空氣緊縮機、電容等載荷則各自平均分配到相應的支撐節(jié)點。 

   約束料理：將懸架彈簧與車架接連點6個方向自由度悉數(shù)約束。 

   2.2 緊急制動工況 

   緊急制動工況最重要的考量當大巴車以第一大制動提速度017 g制動時，地面制能源對車身的作用。源于低地板大巴車首尾橋均采納空氣懸架，空氣彈簧僅能承擔垂向力，而縱向和橫向力必需經過拉桿傳導到車架上，此時，拉桿及拉桿座將承擔較大的拉壓載荷，必需具備充足的強度。 

   載荷料理：除了聚集載荷同彎曲工況外，在X方向上還要附帶- 0.7 g的慣性力。 

   約束料理：同彎曲工況。 

   2.3 急轉彎工況 

   急轉彎工況最重要的考量當大巴車以第一大調轉方向提速度014 g轉彎時，慣性力對車身的作用。與緊急制動工況相似，橫向力必需經過拉桿傳導到車架上，此時，拉桿及拉桿座將承擔較大的拉壓載荷，必需具備充足的強度。 
   載荷料理：除了聚集載荷同彎曲工況外，在Y方向上還要附帶014 g的離心力。 

   約束料理：放松一側Y方向的位移約束。 

   2.4 扭轉工況 

   扭轉工況最重要的考量一種車輪懸空而另一車輪抬高時施加在車橋上的扭矩的效用。這是最慘重的扭轉工況，但在電動大大巴車的運用進程中不易顯露，因而計算時只將左前輪懸空。此種扭轉工況下的動載，在時間上浮動得較緩慢，其扭轉特性可行近似地看作是靜態(tài)的，眾多實驗結果也全證實了這一絲，即靜扭實驗下的骨架強度可行反應出實質強度。因而，應用靜扭轉試驗可行反應出車身骨架的實質強度。 

   載荷料理：同彎曲工況。

   約束料理：去掉下沉的前輪的約束。 

   3 計算結果剖析 

   依照所給工況和載荷、約束要求，區(qū)別構建模子發(fā)展計算，得出車身骨架第一大應力及第一大位移。

   由計算結果可知：在這幾種工況下，多數(shù)車身骨架應力值都不很大，第一大處均在后懸架接連部位，以左前輪懸空車身扭轉時為第一大。這車骨架均采納16 Mn， 由《機械設置手冊》可知： σb = 470 ～620MPa，取當中值550MPa，可得最小平安系數(shù)為 n =σb /σ = 550 /307.958 = 1.79

   源于計算時用的是極限工況，且第一大應力值只顯露在后懸架接連點，而其余部位的應力很小，是以平安系數(shù)能滿足請求。

   4 車身輕量化設置

   經過對電動大巴車車身骨架局限元建模計算，結果表達，這車身骨架的強度和剛度有充足余量。實質上，本模子源于略去了蒙皮和非承載構件的作用，所計算的車身強度和剛度比實質的偏低，而應力分布不均衡，多數(shù)車身的應力不超越100 MPa，因而，發(fā)展輕量化剖析是很有實質意義的。

   (1) 抉擇輕量化構造件的準則：

   ①該部件的品質在車身構造件總品質中所占較大的比例。 

   ②該部件的改變對全車的剛度作用適中。

   (2) 經過大巴車車身各部分構造件對全車剛度作用的剖析，采用如是舉措：

   ①各式工況下，頂棚骨架應力都較小，考量將此中間位子的橫、縱梁的厚度由2 毫米縮短到1.5毫米。 

   ②車身左右圍的骨架側窗上、下縱梁的厚度由2 毫米縮短到1.75 毫米；部分橫梁由2 毫米 縮短到1.75 毫米；斜支撐梁悉數(shù)由2 毫米縮短到1.5 毫米。 

   ③將應力低的底架牛腿、橫梁、縱梁的厚度縮短。底架斜支撐梁厚度由本來的2 毫米縮短到1.5毫米。

   (3) 將輕量化后的車身再一次發(fā)展局限元計算，在最危險的扭轉工況下，第一大應力為307.958 MPa，第一大形狀改變?yōu)?7.193 毫米。其第一大應力位子與輕量化前的相同，是后懸架面與后橋接連點。

   從結果剖析得出，通過輕量化后電動大巴車車身骨架總品質降低了98.32 千克， 占原車總品質的9.7% ，而全車的第一大應力只增添了1.3%， 為307.958MPa，仍在應允范疇內，形狀改變量還不大，只增添了本來的0.7%。

   5 完畢語

   本文采納ANSYS局限元軟件對8 m電動大巴車發(fā)展了強度和剛度剖析。經過計算表達，這車身骨架的強度和剛度有充足余量。依據(jù)結果對車身發(fā)展了輕量化設置：在車身的強度和剛度滿足請求的要求下，車身骨架總品質可降低98.32 千克，占原車總品質的9.7%。