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当下能源短缺、环境恶化已成为人们关注的焦点,有效地对汽车进行轻量化,可以在提高整车性能的同时,达到节能减排的目的。车身骨架作为客车主要的受力部件,需要具备足够的结构安全性能以满足具体的使用要求。本文采用有限元法,以某12米承载式铝合金大客车车身结构作为研究对象,采用尺寸优化的方法对客车车身骨架结构进行了轻量化设计,并对轻量化设计前后的车身进行了正面碰撞分析,考察其正面碰撞性能。主要研究内容及结论如下:1.根据客车车身的三维几何模型,在有限元软件HyperMesh中建立其静力学分析有限元模型,分别设定水平弯曲、极限扭转、急转弯、紧急制动4种工况,在OptiStruct求解器软件中对车身的强度进行仿真分析,验证客车车身骨架结构在4种常见的行驶工况中满足强度要求。2.基于结构静态灵敏度分析的基本方法,应用OptiStruct软件的优化设计功能,综合考虑车身结构的强度性能,对车身中的所有零件在4种工况下分别进行灵敏度分析,得出车身各个零件关于不同工况下的静态应力以及质量的灵敏度排序,采用相对灵敏度方法,筛选出适用于车身轻量化设计的18个零件厚度,最后结合整车正面碰撞安全性能的影响,去除车身前部的吸能部件,得出最终参与轻量化的15个设计变量。3.以15个零件的厚度作为优化设计变量,车身结构在4种工况下的应力值均小于材料的许用应力值作为约束,车身骨架结构的整体质量最小为目标函数,采用尺寸优化的方法在OptiStruct软件中建立车身优化分析模型,对车身结构进行轻量化设计,得出轻量化后的客车质量比轻量化前减小8.3%。将轻量化后的客车车身结构静态强度性能与轻量化前的车身做对比,验证了轻量化后的车身结构仍满足强度要求。4.分别建立轻量化前后的客车车身碰撞分析有限元模型,使用LS-DYNA软件,进行正面100%刚性壁障碰撞分析。对比两次碰撞分析结果中的能量变化曲线、整车质心位置的加速度时间历程曲线,以及车身前围的侵入量等,分析得出轻量化后的客车结构质心加速度更小,驾驶员的生存空间更大,与轻量化前的车身结构相比,碰撞性能更优。