车身骨架是客车的主要承载件,车身骨架在客车的整备质量中占四分之一左右,所以车身骨架的轻量化设计对减轻汽车的质量有着非常重要的意义。减轻车身自重不仅可以节省材料,而且能提高整车的动力性和经济性,并减少排放。实现汽车轻量化主要有车身骨架结构优化设计和使用轻质材料两种途径。本文运用高度集成化的CAD/CAE/CAM软件I-DEAS对客车车身骨架的结构性能进行有限元分析,并在此基础上进行了结构优化设计,从而达到减轻车身自重的目的。首先,本文在对前人研究成果以及大量资料文献的了解下,从节能和环保两个方面论述了汽车轻量化的重要意义,介绍了当前国内外客车轻量化研究的现状,概括说明了客车轻量化的几种实现途径。其次,以某客车有限公司生产的GDW6850H型客车为例,运用有限元分析软件I-DEAS,通过合理的简化,建立了半承载式客车车身骨架及顶盖和左右蒙皮的有限元模型。在得到车身骨架简化模型的基础上,分析了客车车身在弯曲和弯扭联合两种典型工况下的应力分布和变形状况,从而找出车身骨架中强度和刚度余量较大的构件,为该车的轻量化优化提供依据。同时,为了掌握该车的动态性能,对车身骨架进行了模态分析,获得了该车车身骨架前十阶模态的固有频率和振型特征。最后,运用I-DEAS软件中的Optimization模块对车身骨架进行了轻量化优化。在整个优化过程中,以客车车身自重作为优化目标函数,将对车身骨架总体质量影响较大的9种梁的截面积以及车身蒙皮厚度作为优化设计变量,选择应力最大值、位移最大值以及车身低阶固有频率构成约束条件。在确保整车强度和刚度满足使用条件和国家相关标准的前提下,车身骨架质量减轻了135.54kg,达到了预期目标。