全承载大客车车架的拓扑优化设计

在某全承载大客车车架设计中,为了减轻车架质量、改进加强梁布局,对地板横梁、斜撑加强梁等结构进行了拓扑优化设计。在客车车架前后轴之间区域构建拓扑设计空间,以车身结构质量最小为优化目标,以整车扭转刚度不小于原设计方案为约束条件,建立拓扑优化数学模型,并采用遗传算法进行求解,获得了优化的拓扑方案。结合拓扑优化结果和安装要求,改进了车架的设计方案。改进方案与原方案比较,设计空间中的加强梁从9根减少为3根,整车扭转刚度提高150 Nm/(°),质量减少了20.8 kg,材料利用率(刚度增量与质量增量之比)提高了1.5倍。

全承载式大客车车身结构多目标优化

建立了全承载式大客车车身骨架的有限元模型,对车身骨架结构进行了振动模态和静力学分析。然后对车身骨架结构进行设计参数灵敏度分析,得出车身骨架扭转刚度和一阶扭转频率对各部件设计参数的灵敏度。在此基础上,以车身骨架杆件厚度为设计变量,通过两阶段结构优化设计,在整车骨架质量增加很少的条件下,提高了整车结构的扭转刚度和一阶扭转频率值;同时,一轮悬空工况下的整车结构应力峰值明显下降,应力分布更加均匀,整车骨架结构设计更为合理。

全承载客车正面碰撞吸能器设计与验证

为开发大型全承载客车碰撞吸能器,通过整车正面碰撞有限元仿真分析,确定了吸能器合理的吸能量和压溃力,以压溃力为目标进行吸能器结构参数设计。采用铝合金和DP600钢试制了吸能器样件,通过静态压溃试验对比不同吸能器的压溃力和变形模式,并通过台车碰撞和整车碰撞试验验证吸能器性能。结果表明,铝合金吸能器的压溃变形模式稳定,材料没有撕裂现象,在正面碰撞、偏置碰撞、斜角碰撞等多种碰撞工况下都能产生良好变形,满足整车碰撞安全性的要求。

正面碰撞事故中大客车乘员损伤影响因素分析

为研究乘客在大客车正面碰撞事故中的损伤机理,建立某全承载大客车有限元模型,并通过试验验证有限元模型的仿真精度。基于验证模型对不同碰撞速度条件下大客车车身结构力学响应、生存空间、座椅固定件强度、乘员运动响应和损伤等进行综合分析及评价。结果表明:高速碰撞条件下,驾驶员生存空间容易被侵入,座椅固定件强度存在失效的风险;乘员头部、颈部和胸部的损伤值受碰撞速度、安全带类型和乘员位置影响较大;三点式安全带保护效果明显优于两点式安全带。