[发明专利]一种客车结构优化方法

说明书

本发明提供一种客车结构优化方法，本发明提供的客车结构优化方法可以将传统设计的客车整车重量降低30％，且整车的刚度提高20%，整车的应力分布均匀，无应力集中区域，在满足轻量化的要求下，提高整车的安全性能。同时，本发明的客车结构优化方法可以显著降低客车的整车开发周期，降低客车成本。

技术领域

本发明涉及客车技术领域，尤其涉及一种客车结构优化方法。

背景技术

在客车的骨架设计中，客车的车身骨架与轿车不同，客车的车身结构主要由不同规格的方钢焊接而成。在设计时，传统的客车骨架设计主要依据设计经验，从而对工程师的专业技能水平提出了较高的要求。当需要对客车骨架结构进行修改时，需要通过试验进行验证，设计周期长。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种客车结构优化方法，以克服现有技术中存在的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种客车结构优化方法，其包括如下步骤：

S1、建立整车梁单元初始模型，对其进行模态分析，并与同类型车的模态进行对比；

S2、根据对比结果，建立拓扑壳单元模型，同时删除其中所有梁单元；

S3、基于所述拓扑壳单元模型，定义优化分析工况的弯曲工况以及扭转工况；

S4、基于所述拓扑壳单元模型，定义拓扑优化的边界条件和目标函数；

S5、根据步骤S4的优化结果，对初始的拓扑壳单元模型进行修改，获得优化后的第一整车梁单元模型；

S6、按照整车参数配置表，将载荷作用到优化后的第一整车梁单元模型上；

S7、基于所述优化后的第一整车梁单元模型，定义优化分析工况的弯曲工况以及扭转工况；

S8、定义尺寸优化的设计变量；

S9、根据定义的优化设计变量及设计规范，确定优化区域方钢规格，获得第二整车梁单元模型；

S10、建立整车的壳单元模型，并按照整车参数配置表，把载荷作用到壳单元模型上；

S11、基于所述整车的壳单元模型，定义优化分析工况的弯曲工况、扭转工况、转向工况以及制动工况；

S12、对所述第二整车梁单元模型进行调整，确定最终结构优化方案。

作为本发明的客车结构优化方法的改进，所述步骤S3中，所述弯曲工况包括：约束前轮胎接地点的所有平动自由度，约束后轮胎除行驶方向的所有平动自由度，将客车的载荷按照整车的设计质心，均匀地作用到车身上。

作为本发明的客车结构优化方法的改进，所述步骤S3中，所述扭转工况包括：约束左前轮右后轮的所有自由度，载荷按照前后轮轴荷，在右前轮和左后轮位置施加对应轴荷力；或者，约束右前轮左后轮的所有自由度，载荷按照前后轮轴荷，在左前轮和右后轮位置施加对应轴荷力。

作为本发明的客车结构优化方法的改进，所述步骤S7中，所述弯曲工况包括：约束前轮胎接地点的所有平动自由度，约束后轮胎除行驶方向的所有平动自由度。

作为本发明的客车结构优化方法的改进，所述步骤S7中，所述扭转工况包括：约束左前轮右后轮的所有自由度，释放右前轮和左后轮所有自由度；或者，约束右前轮左后轮的所有自由度，释放左前轮和右后轮所有自由度。

作为本发明的客车结构优化方法的改进，所述步骤S11中，所述弯曲工况包括：约束前轮胎接地点的所有平动自由度，约束后轮胎除行驶方向的所有平动自由度。