的结构形 式 ， 承载 式车身 。 半 分析 对象 包括该 客车 的
两 种 结构 ： 形截 面梁 骨架式 白车 身 （ 矩 以下 简 称 “ 车 身 １ ， 图 １所 示 ） 薄板 冲压件 骨 架式 白车 身 （ ”如 和 以
下 简 称 “ 身 ２ 图 ２所 示 ） 车 ”如 。
截面 梁 骨 架式 车 身结 构进 行 仿 真对 比分析 验 证 ； 是
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂ ｎ ｔ ｅ ｅ ｎ ｔｏ ｒ ｃ ａ ｇ ｌ ｒｂ ａ ｓ ｅ ｅｏ ｏ ｙ ｉ ｉ ｎ ｈ ｅ ｔｌｓａ ｉｇ ｓ ｅｅｏ ｏ ｙ ｉ ｓｒ ｃ ： ｙ ｆ ｉ ｌ ｍｅ ｔｍｅｈ ｄ， ｔ ｎ ｕ ａ ｅ ｍ ｋ ｌｔ ｎ ｂ ｄ ｎ ｗｈ ｔ ａ ｄ ｓ ｅ ｔｍｅａ ｔ ｍｐ ｎ ｋ ｌｔｎ ｂ ｄ ｎ ｉ ｅ ｅ ｅ ｗ ｉ ｆ ｏ ｅ ｌ ｈ ｕ ｅ ｅ ａ ａｙ ｉｅ ．ｏ ｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ａ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｆｔ ｅ ｔ ｏ ｙ ｉ ｉ ａ ｒ ｓ ｅ Ｔ ｅ ｈ ｅ ｈ ｔ ｏ ｎ ｉ ｔ ｂ ｓ ｗ ｒ ｎ ｌ ｓｓ ｄ Ｓ ｈ ｔ ｔ ｒ ｌｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｗｏ ｂ ｄ ｎ ｗｈ ｔ ｗ ｓ ｇａ ｐ ｄ； ｈ ｎ ｓ ｅ ｔ ｅ ｇ ｕ ｆ ｅ ｍｅ ａ ｔｍｐ ｎ ｋ ｌｔ ｎ ｂ ｄ ｎ ｗ ｉ ａ ｐ ｉ ｚ ｄ ｂ ｎ ｔ ｌｍｅ ｔ ｔｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｓ ｆａ ｓ ｒｎ ｏ ｙ ｐ ｒ ｒ ａ ｃ ， ｔ ｌ ａ ｉ ｇ ｓ ｅｅｏ ｏ ｙ ｉ ｈ ｔ ｗ ｓ ｏ ｔ ｓ ｅ ｍｉ ｙ ｆ ｉ ｅｅ ｎ ｈ ｄ ｉ ｈ ａ ｅ ｏ ｓ ｕ ｉ ｇ ｂ ｄ ｅ ｏ ｅ ｉ ｅ ｍｅ ｆ ｍ ｎ ｅ ｔ ｅ ｂ ｄ ’ ｉｈ ｗｅｇ ｔ ｅ ｅ ｒ ａ ｈ ｄ ２７ ． ｈ ｏ ｙ Ｓｌ ｔ ｉ ｈ ｖ ｌ ｅ ｃ ｅ １ ．％ ｇ ｌ Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｕ ； ｏ ｙ；ｏ ａ ａ ｉｅ ａ ａｙ ｉ ；ｉｈ ｗ ｉｈ ｎ ｌ ｓｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｇ ｔ ｓ ｂ ｄ ｃ ｍｐ ｒ ｔ ｎ ｌｓｓ ｌ ｔ ｅｇ ｔ ａｙ ｉ ｉ ｂ ｖ ｇ ａ
否还 有轻 量化 的空 间 ， 需要进行 仿真优 化 分析 。 基 于 此 ．本 文 通 过 对 轻 型 客 车 两 种 白车 身 结
构 — — 矩 形 截 面 梁 骨 架 式 白 车 身 （ 统 结 构 ） 薄 板 传 和
对 比分析流程 包括 有 限元模 型建 立、 力对 比、 应 模 态 对 比等 ， 图 ３所 示。 如
轻量 化 的 目标 是使 材 料 分布 于合 适 的位 置 ， 但 是充 分考虑 轻型 客车 制造工 艺特 点 ，车 身各部 分 内 部 的厚度 基本保 持一 致。 结合前 面 的应力 分析结 果
和 灵 敏 度 分 析 结 果 ，有 针 对 性 的 确 定 了轻 量 化 各 部
件 集合 ， 以及具 体 的轻量 化对 象 ， 并对 车身质 量 变化
６２ １ ．１ ０６ ９ ．２ Ｏ
Ｏ ９７ ４ ．９
１ 侧 窗 纵 梁 ０ １ ｌ 上车 门框
１ ． ０ １ ． ５
０９ ． １ ｌ ２
－．６ ７５ ７ ２９ ０ ．３
７５ ６ ． ７ ３９ ６ ．０
根据 图 ｌ １各 部 位 频 率 灵 敏 度 的 分 析 结 果 可
Ｃｏ ｐａ ａ ｉ ｅ Ａｎａ ｙ ｉ ｎｄ Ｌｉ ｈｔ ｉ ｈｔＡｎａ ｙ ｉ ｆＬｉ ｈｔＢｕ ｄ ｍ ｒ ｔｖ ｌ ｓｓａ ｇ ｗｅｇ ｌ ｓｓｏ ｇ ｓ Ｂｏ ｙ
ＸＵ Ｍａ — ｉ ＨＥ Ｘｉ ｏｌ ｎ， ｎ
（ ｎ ｆｎ ｏ Ｄｏ ｇｅ ｇＣ ｍｍｅｃａ Ｖｅ ｉｌ ｅ ｈ ｉａ Ｃ ｎｅ ｆ Ｌ， ｕ ａ ４ ０ ５ Ｃ ｉａ ｒｉｌ ｈｃｅＴ ｃ ｎｃ ｌ ｅ ｔｒｏ ＤＦ Ｗ ｈ ｎ ３ ０ ６， ｈｎ ）
知 ， 身 各 部件 变化 对 车 身 模 态 的 变 化 关 系 ， 利 车 有 于 更好 的通 过 材 料厚 度 变 化来 控 制 车 身模 态 。 车
门 总 成 、 围 竖 梁 、 盖 骨 架 接 头 及 蒙 皮 等 截 面 厚 侧 顶
／Ｈ／ 州 趟 ｚ ． ．
加
ｍ
Ｏ
减 少低 频 共 振 。
变载荷 而减 少车 体 变形 、减 轻疲 劳破 坏有 较大 的好 处： 车身 的应 力水平 较高 ， 分发挥 了车 身材料 的利 充 用率 。
２４ 轻量 化仿 真优化 分析 结论 ．
通 过 利 用 灵 敏 度 轻 量 化 优 化 方 法 ， 薄 板 冲 压 件
以往开 发 的轻 型客 车车 身 ，主要 采用矩 形截 面 梁骨 架式半 承载 车身 结构 ，理论 分析 和实践 应用 证 明， 这种结 构形 式虽 然具有较 强的可靠 性 ， 是 车体 但 相 对 比较 笨重 ， 骨架 材料 的强度 和 刚度 冗 余度较 大 ， 造成 一定 的浪 费 ，也 不符 合车 身 的轻量化 要 求。 因 此， 在某 轻型 客车开 发 中 ， 全新 设计 了一 款薄板 冲压 件 骨架 式新 型半承 载车 身结构 ， 初步 分析 判断 ， 经 这 种 车 身重 量 比传 统矩 形 截 面梁 骨 架 式车 身 要轻 ， 能 实现 一定程 度 的轻量 化设计 要 求。 但是 ， 款车 身结 这 构能 否满 足整 车的安 全性 能要 求 ，需 要与传 统矩 形
图 １ 各 部位 频 率 灵 敏 度 柱 状 图 １
３ ・ ８
白车身综 合性 能 ，还 需 要对轻 量化 后 的 白车身进 行
・
风［ ＡＥ学会专栏
从 弯扭 工况 下 的计 算 分析可 以得 出 ，轻量化 后
汽 车科技第５ ０２ 月 期２１ 年９
８５ Ｈ ， 小 处 于 ８ １Ｈｚ之 间 ， 性 较 好 ， 利 ．９ ｚ 大 ～０ 刚 有
汽车科技第５ ０２ 月 期２１ 年９
如 加ｍ∞
修 改部 位 轻 量 化 前 厚 度／ ｍ ａ ｒ 轻 量 化 后 厚 度／ ｍ ａ ｒ 一 阶灵 敏度 二 阶灵 敏 度
车 门 内板
１
１ ． ０
１５ ． １ ． ５ １ ． Ｏ Ｏ８ ．
Ｏ８ ．
２ ３９ ０．４ １ ２０ ３ ２ ．９
的车身 的满 足设计 要 求。 车身所 受 的应力 分布 比较
均 匀 ， 时 应 力 区 间 的 波 动 范 围较 小 ， 车 身 抵 抗 交 同 对
于 避 开 低 频 激 振 频 率 ； 量 化 后 车 身 结 构 刚度 分 轻
布 均 匀 合 理 ， 率 间 隔较 大 ， 布 较 均 匀 ， 利 于 频 分 有
车 门外 板 ２ ３ ４ 侧 围竖 梁 顶盖 骨 架 纵 梁 顶盖 骨 架 横 梁
１ ． ２ ｌ ＿ ２ ０８ ． ０７ ． １． ２ ９８ ０ － ．９ ９０ １ ３ ３ ．６ ２ ８８ １ ．０ － ．９ ９０ １ － ．３ ３２ ６
５ ６ ７
冲压 件 骨架 式 白车身 （ 新型结 构 ） 行有 限 元仿真 对 进 比计 算分析 ，验 证薄板 冲压 件骨 架式 白车 身的各 项 性能 。并且 ， 保证 白车身 满足 结构 强度 、 在 刚度 以及
振 动特 性 的情 况下 对 薄 析。
本 文所 用软 件 为 Ａ ｔｉ Ｈ ｐ ｒ ｒｓ ． ｌ ｒ ｙ ｅＷｏｋ ０有 限元 ａ ７
收 稿 日期 ：０ ２ ０ — ６ ２ １— ７ １
图 １ 矩 形 截 面 梁 骨架 式 白车 身
・
３ ・ ４
东风 Ｉ Ｓ ＡＥ学会专
表 ４ 车 身 各 部分 材料 厚 度 变 化 的 灵敏 度
ｍ
度 的减 小 均 可 使 模 态 频 率 增 加 ： 盖 骨 架 纵 、 梁 顶 横 等 材 料厚 度 的增 加 均 可 使 模 态 频 率 下 降 ；地 板 骨 架厚 度 变化 对模 态 频 率 影 响 很 小 ：一 二 阶 灵 敏 度
度 正 负 方 向 不 一致 说 明零 件 截 面 厚 度 改 变对 前 两 阶模 态 频 率 影 Ⅱ 向不相 同 ， 同 时提 高 它们 有一 定 困
分析软 件 。
１ 矩 形 截 面 梁 与 薄 板 冲 压 件 骨 架 式 白 车 身
仿 真 对 比分 析
１１ 结 构 仿 真 对 比 分 析 方 法 概 述 ．
１１１ 分析 对 象及 分析 流程 ． ．
以 某 轻 型 客 车 为 目标 车 型 进 行 ， 廓 尺 寸 为 ： 外 长 ６０ ０ｍｍ 宽 ２０ ０ｍ Ｘ ２６ ０Ｅ ，骨 架 ＋ 皮 ” ９ Ｘ ４ Ｂ 高 ２ ｌ “ ｍ 蒙
８ ９
顶 盖 骨架 接 头 车 身 蒙 皮 地 板 骨 架方 形 管
地 板 骨 架 呈方 形 围梁 外 边 轮 包
１ ． ５ １ ． Ｏ １ ． ５
２Ｏ ． １ ． ０
１ ＿ ２ Ｏ８ ． １ ． ２
１５ ＿ ０８ ．
Ｏ ３７ ４ ．７ Ｏ
０ ９７ ４ ．９
摘 要 ： 过 对 某 轻 型 客 车 矩 形截 面 梁 骨 架 式 白车 身和 薄板 ； 件 骨 架 式 白车 身两 种 结 构 进 行 有 限元 对 比分 析 ， 握 通 中压 掌 了 两种 白车 身 的结 构 性 能 ： 对 其 中 的 薄 板 冲压 件 骨 架 式 白车 身 进 行 有 限 元优 化 ， 保 证 车 身性 能 的 情 况 下 ， 量 并 在 轻
化 程 度 达 到 １ ．％。 ２７
关键 词 ： 型 客车 ： 身 ； 比 分 析 量 化 轻 车 对 轻
中 图分 类 号 ： ６ ．１ Ｕ４ ９２ 文 献 标 志码 ： Ａ 文 章编 号 ： ０ ５ ２ ５ ２ ２） ５ ０ ３ — ７ １ ０ — ５ ０（０１ ０ — ０ ４ ０
难。
图１ ２ 各 部 位 一 阶 灵 敏 度 从 小 到 大 柱 形 图