赵韩，等：半承载式客车车身结构有限元分析单元的公用节点。
在车身骨架全部划分网格后，选择适当的精度合并模型中所有的节点及关键点，以便耦合梁单元和实体单元。
（２）创建刚性区域由于梁单元与实体单元连接处是单个节点，进行静态强度、刚度分析时会产生应力集中，将会影响整个车身结构的应力分布，在整个静态分析中无法准确得到最大应力值以及最大应力值的位置，因此创建刚性区域来连接梁单元与实体单元模型。
作者以车身骨架为研究对象，认为整车模型的载荷全部由骨架承担。
模型中的所有载荷均以均布载荷形式加到有限元模型中相应的单元。
载荷主要包括以下几部分。
（１）车身骨架自身质量根据材料的密度，由软件自动计算出骨架的面积、体积和质量。
（２）座椅、乘客的质量客车载客数额定为４５人，外加一·名驾驶员，不计超载。
根据实际情况，乘客质量通过座椅的支撑点传递给地板。
对于车架所受载荷用均布载荷来模拟。
乘客的载荷为７５０Ｎ／人，按照实际布置位置正确施加到车架上。
（３）底盘各总成质量如发动机、油箱、蓄电池、离合器及离合器壳、缓速器、散热器及附件、电瓶及支架、排气管及消声器、压缩机、加热器、油箱（含燃油）、卫生间、备胎等质量都以静力等效原则，在实际位置上以均布载荷施加到模型上。
（４）在车身顶部有一空调主机，根据实际所占面积施加到顶梁相应位置。
在底盘中部的行李舱，按每人６０ｋｇ的行李施加载荷（按４５名乘客计）。
最后将该模型在悬架装配位置的节点约束后，分别在３个坐标轴方向施加一定加速度，检查梁之间的连接情况，并进行修改。
建立的梁体混合模型如图１所示，共有２６０６个梁单元、１０３４６２个实体单元、１１１个刚性梁单元和３５９０４个节点。
图ｌ车身骨架的梁体混合模型２工况选择及计算分析客车行驶工况比较复杂，为较全面地了解车身骨架在实际工况下的应力分布情况，主要对水平弯曲工况（满载）、极限扭转工况（一轮悬空）、紧急转弯工况和紧急制动工况进行有限元仿真计算。
同时，为掌握车身的动态性能，避免共振和由振动产生的疲劳损坏，提高车身结构的疲劳寿命，因此对车身骨架进行模态分析。
２．１水平弯曲工况客车匀速直线行驶时，车身受载情况与静弯曲工况相同，产生静弯曲。
静弯曲工况主要模拟客车在良好路面匀速直线行驶时应力分布和变形情况。
２．１．１载荷处理车身结构上的集中质量，根据其质心位置分摊到相应节点上，成为这些节点上的集中载荷。
此外，乘客质量以均布载荷的形式分布到相应的梁上。
在计算中，约束前后空气悬架与车架相连接处的节点，总体上约束６个方向的自由度。
２．１．２强度计算及分析通过计算可得水平弯曲工况下的车身骨架结构最大应力为１２４．５５１ＭＰａ，位于地板通道后段纵梁。
高应力区主要分布在车身后部发动机舱（见图２），其余部位应力值都较小，主要是因该车后置发动机，后部载荷较大所致。
图２水平弯曲工况发动机舱高应力区应力分布云图２．１．３刚度计算及分析在水平弯曲工况下客车最大垂直位移发生在车身后部，这是由于后置发动机，相应的离合器、变速器以及空调压缩机等集中载荷大多集中在底架后部，其垂直位移为８．２２１ｍｎ·，小于统计资料中后置发动机客车的最大变形参考值，整车的刚度裕量还是·３５０·汽车工程２００７年（第２９卷）第４期表２车身的前１０阶模态计算结果阶数频率／Ｈｚ振型描述大振幅部位ｌ４．７０４１车身横向水平弯曲前围车身横向水平弯曲２７．４４０６顶盖＋竖直方向弯曲３１０．２５０车身纵向扭转前围上部４１４．９３４车身竖直方向弯曲顶盖中部、侧围中部顶盖竖直方向５１９．５３８顶盖弯曲＋侧围弯曲６２０．２３６侧围水平弯曲＋顶盖弯曲后围上部７２１．１４８顶盖竖直方向弯曲顶盖中部８２１．４６８顶盖竖直方向弯曲顶盖前部９２１．６１３局部振动中门腰梁顶盖竖直方向ｌＯ２３．０７１顶盖前部弯曲＋车身扭转３试验验证通过非电量电测法测定某型客车车架上特定点的静态应力及其分布以验证模型的正确性。
根据有限元理论分析结果，同时考虑到实际情况，在应力和变形比较大的地方布置６７个测点。
在试验中主要使用单向应变片，另有少量直角三向应变片，其主应力及方向为盯。
：要『鱼±墅＋堑！鱼二墅！：±！堡二鱼二墅ｑｚＬ１一肛１＋肛Ｊ（１）ｔａｎ２００＝（２占４５一占。
一占９０）／（占。
一占９０）（２）式中占。
、占。
，、占如分别为Ｏ。
、４５。
、９０。
应变片的应变值；０ｎ为主应力方向与ｏ。
线所成的角度；Ｅ为杨氏弹性模量；肛为泊松系数。
车身车架为主要承载结构，以弯曲工况为例对车身车架测点进行比较，分析模型的正确性。
底架前后段的应力片布点位置如图８所示，有限元分析图８车身后围、侧围及部分车架布点图结果和试验结果比较见表３（限于篇幅，只选用部分数据）。
表３部分计算结果和试验结果的对比分析片号试验值／ＭＰａ计算值／ＭＰａ相对误差／％４３１６．１１７．４３７．６３４５—７．８—９．３３１６．４０５２７．６９．１２３１６．６９５３６．２７．１２３１２．９６５４—２２．８一１９．３５９—１７．７７５５７．６７．６５４０．７１５７—１８．６—１８．４３５—０．９０５８１９．４２３．９５７１９．０２６０—２１．８—２４．９５７１２．６５６ｌ２１．６２５．６４ｌ１５．７６６２８．２９．１３８１０．２６６３—２６—２５．６４１—１．４０６５７．２８．６３１６．５７由表３可知，试验结果与有限元理论分析结果基本一致，说明有限元模型的建立和载荷的处理基本是正确的。
模拟的应力分布与该点的实测值不完全吻合的主要原因是：①建模时简化了车身构件之间的连接和对空气悬架的简化（约束的简化）；②对某些构件的简化，如曲杆简化为直杆，这种简化对整体的应力水平不会造成大的影响；③在试验时，加载是通过在座位处铺上一层木板，然后再放上沙袋，而在计算时，没有构件地板单元，而是直接将载荷分配到相应的梁上；④试验样车的骨架装配质量没有得到保证；⑤试验结果数据采集过程中会产生误差。
４结论（１）客车车身在紧急制动工况下的应力值较大，为１９６．３８ＭＰａ。
车身材料选用１６Ｍｎ钢时的屈服强度为３５０ＭＰａ，安全系数为１．５时许用应力为２３３ＭＰａ。
由此可知车身结构是满足强度要求的，车身结构的应力分布不均匀，并具有较大的强度富余。
水平弯曲工况的最大位移量为８．２２１ｍｍ，小于国家标准《汽车定型试验规程》统计资料中后置发动机客车的最大变形参考值１０ｍｍ，因此整车的刚度裕量是很大的。
可利用这些裕量对车身骨架进行优化。
（２）利用梁体混合模型对车身结构进行有限元分析，能够提供正确的车身强度特性和整车结构应力大致分布规律，为结构优化设计提供参考。
（下转第３２０页）半承载式客车车身结构有限元分析作者：赵韩， 姜康， 曹文钢， 于振华， 李辉， Zhao Han， Jiang Kang， Cao Wengang， Yu Zhenhua， Li Hui作者单位：合肥工业大学机械与汽车工程学院,合肥,230009刊名：汽车工程英文刊名：AUTOMOTIVE ENGINEERING年，卷(期)：2007,29(4)被引用次数：12次1.冯国胜客车车身的有限元分析[期刊论文]-机械工程学报 1999(01)2.王海霞;汤文成CG6121GCHK型客车车身骨架有限元建模及结果分析方法研究[期刊论文]-汽车工程 2001(03)3.王海亮;金先龙;林忠钦低地板城市客车车身结构有限元分析[期刊论文]-汽车工程 2002(02)4.黎西亚;李成刚;胡于进车架有限元分析技术发展综述[期刊论文]-专用汽车 2001(01)5.黄金陵客车的承载式车身结构分析 1990(02)1.张代胜.张林涛.谭继锦.石琴.Zhang Daisheng.Zhang Lintao.Tan Jijin.Shi Qin基于刚度灵敏度分析的客车车身轻量化研究[期刊论文]-汽车工程2008,30(8)2.王志强.王家军.王钊.WANG Zhi-qiang.WANG Jia-jun.WANG Zhao混凝土泵车X型支腿下车结构有限元分析[期刊论文]-建筑机械（上半月）2011(3)3.方喜峰.吴洪涛.赵良才.李钦奉基于参数化变型设计技术的凸轮CAD/CAM系统研究[期刊论文]-华东船舶工业学院学报(自然科学版)2002,16(6)4."汽车轻量化技术创新战略联盟"筹备工作进展顺利[期刊论文]-汽车工程2007,29(12)5.王斌华.邵雨虹.吕彭民.WANG Bin-hua.SHAO Yu-hong.LU Peng-min基于ANSYS的450t提梁机结构有限元分析[期刊论文]-筑路机械与施工机械化2011,28(6)6.高洪.孙波.查为民.孟舒.张海涛.GAO Hong.SUN Bo.ZHA Wei-min.MENG Shu.ZHANG Hai-tao承载式客车车身结构有限元分析[期刊论文]-安徽工程大学学报2011,26(1)7.徐航.唐新蓬.XU Hang.TANG Xin-peng基于虚拟仿真技术的汽车底盘综合控制系统研究[期刊论文]-南阳理工学院学报2010,02(4)8.杨喆.薛伟良.江涛.YANG Zhe.XUE Weiliang.JIANG Tao汽车底盘纵梁冲上蓄能器连接方式的改进[期刊论文]-锻压装备与制造技术2010,45(3)9.何丹丹.HE Dan-dan汽车底盘螺纹连接体的设计应用[期刊论文]-装备制造技术2010(8)10.苏小平.朱键.徐练农用车车架结构动力学仿真研究[期刊论文]-农机化研究2010,32(5)1.朱茂桃.蔡炳芳.束荣军.谭建华全地形车车架结构有限元分析与轻量化设计[期刊论文]-拖拉机与农用运输车2008(3)2.何洪军.那景新车架装配中的变形对半承载式客车车身结构强度的影响研究[期刊论文]-客车技术与研究2010(1)3.李忠杰.束昊.朱磊.丁宏刚汽车起重机底架有限元分析[期刊论文]-工程机械 2010(12)4.李文起.贾长来.李宗浩汽车车身骨架有限元分析方法[期刊论文]-科技致富向导 2012(13)5.黄俊杰.张代胜.王松.邝坤阳极限组合工况下客车车身骨架刚度和强度分析[期刊论文]-汽车科技 2010(5)6.张雁冰.余跃.童水光基于NX的全承载客车参数化有限元分析[期刊论文]-现代机械 2008(5)7.许佩霞.蔡炳芳基于ANSYS的全地形车车架结构优化设计[期刊论文]-机械设计 2008(12)8.龙江启.李毅.俞平.周斯加基于结构优化的客车骨架轻量化设计研究[期刊论文]-机械科学与技术 2013(4)9.刘文彬.黄俊杰.邝坤阳半承载式客车车身骨架动静态特性分析[期刊论文]-山东交通学院学报 2011(1)10.胡伟.喻川.张建武.冯奇新能源汽车底盘纵臂的轻量化设计[期刊论文]-机械设计与研究 2010(3)11.张大千.张天侠.张国胜.刘国臣基于灵敏度分析的客车车身骨架轻量化设计[期刊论文]-机械强度 2011(6)12.陈旭.钱益明.田云强.徐中明全地形车车架结构灵敏度分析及轻量化设计[期刊论文]-重庆大学学报 2013(6)引用本文格式：赵韩.姜康.曹文钢.于振华.李辉.Zhao Han.Jiang Kang.Cao Wengang.Yu Zhenhua.Li Hui半承载式客车车身结构有限元分析[期刊论文]-汽车工程 2007(4)。