车身结构分析
车身结构动力学分析及优化设计
车身结构动力学分析及优化设计随着汽车工业的发展，轿车的外形设计变得愈加复杂，同时车辆的性能需求也得到了巨大的提升。
车身的结构设计和优化成为了车辆设计中的重要组成部分。
本文将从车身结构动力学分析入手，探讨车身结构的优化设计方法。
一、车身结构动力学分析1. 车身结构的刚度分析车身结构的刚度是指车身在受到外力作用时，不会发生过度变形的能力。
在整车静态状态下，刚度可以通过FEA仿真来精确求解。
2. 车身结构的模态分析车身结构的模态分析能够评估车身在振动状态下的响应特性，它是车身结构动力学分析的基础。
模态分析结果可以为优化设计提供参考。
3. 车身结构的应力分析车身在行驶过程中，存在各种力的作用，如加速度、制动力、悬挂力等。
这些力会在车身结构内部转移，产生内部应力。
应力分析能够预测车身结构在特定工况下的应力状态，为车身结构的优化设计提供基础数据。
二、车身结构的优化设计1. 材料的选择材料的选择对车身的性能和质量起着重要的作用。
用高强度或者轻质材料可以大大减轻车身的重量，提高车辆的加速性能和燃油经济性。
2. 结构的设计优化车身结构的设计优化包括减少空气阻力、重心下降、车身刚度提升等。
较少空气阻力可以在车辆行驶时减少风阻，提高车辆的性能和燃油经济性；重心下降可以提高车辆的稳定性和操控性；车身刚度的提升可以提高车辆的安全性。
3. 结构加固结构加固是车身结构优化设计中的重要部分，可采用刚性补强、寿命加强等方法加固车身，使车身在强度和刚度上都得到了提高，从而能够承受更大的冲击力。
三、结论车身结构动力学分析和优化设计是车辆设计中的重要组成部分，它可以提高车辆的性能、安全性和质量。
在设计和制造车身结构时，需要利用现代的技术手段，如FEA仿真、设计优化软件等进行辅助，精准地分析和预测车身结构的行为，进而优化设计方案，实现优化设计。
轿车车身结构分析-车身基础知识介绍
车身设计要素
产品开发 车身外形设计 车身室内布置设计 车身结构设计
结构设计强度、刚度要求； 轻量化设计要素； 结构设计的安全性要素； 车身防腐蚀设计要素； 车身密封性设计要素； 结构设计的工艺性要素
白车身结构
白车身框架结构
白车身结构
白车身结构
白车身结构
车身梁结构设计要点
★结构具有足够刚度性能的接头，确保各个结构杆件的连接合理可靠； ★根据性能刚度和耐撞性能的需要选取封闭或开口截面，优化截面形状及尺寸。
前舱
前舱
1.前纵梁
前纵梁是前部碰撞中的关键部件。其变形模式和吸能效果直接关系车辆的碰撞性能， 对它的设计要求很高。变形是一种轴向压溃和弯曲的混合模式。 现在很多乘用车的前纵梁都由前后两段组成，前段较薄，后段较厚，通常将其前段 设置若干诱导结构，后部也设置一凹槽。
车门
设计原因： 1、车门、玻璃升降器、玻璃槽架三弧度是否统一（不同会增加玻璃 上升的阻力）。 2、玻璃升降器本身的电动机是否选用得当（应该考虑玻璃的重量 、玻璃密封条的阻力等等）。 3、叉臂式玻璃升降器定滑槽中心必须同动力臂旋转中心共线。 制造阶段： 玻璃曲面制造精度、门内板与玻璃导槽焊接部位的曲面精度以及导槽本身制造精度、门内板玻璃升降器安 装位置与前后导槽位置精度、门外板与门内板合门时窗口轮廓的位置度精度、车门与车身的内侧间隙精度 控制（为保证通过淋雨试验，工人会调整车门窗框）、导轨胶条制造时的硬度保证。 使用维护阶段： 车门框使用中变形阻力增大、窗口沿及导轨胶条老化（摩擦力增加）、升降电机质量影响使用寿命（推力 不足或烧毁）、升降机钢丝绳限位块损坏、门内板密封薄膜维修中被撕掉或损坏，造成灰尘进入门内污染 升降器传动机构（钢丝绳上有润滑油）加速磨损和增大运动阻力。
完整版汽车车身结构分类
完整版汽车车身结构分类汽车车身结构是指汽车的主体部分，包括车门、车窗、车顶、车尾等组成部分。
根据车身结构的不同，汽车可以分为几种不同类型。
1.刚性车身结构：刚性车身结构是最常见的一种车身结构，也是传统车身结构的一种。
刚性车身结构由一系列金属板材焊接或螺栓连接而成，具有很好的刚性和承载能力。
刚性车身结构的优点是安全性高、耐用性强，但制造和修复成本较高。
2.深抽空车身结构：深抽空车身结构是指通过在车身结构上切割出一定形状的凹陷部分来减轻车身重量的结构类型。
通过减轻车身重量，可以提高汽车的燃油经济性和操控性能。
深抽空车身结构常用于一些高性能跑车和赛车中。
3.空心底盘车身结构：空心底盘车身结构是指在车身结构内部采用一定形状的结构件，以减轻车身重量和改善车辆的稳定性和操控性能。
空心底盘车身结构多用于跑车和越野车等特种车辆中。
4.承载式车身结构：承载式车身结构是指将车身作为车辆的主要承载结构的一种结构类型。
承载式车身结构可以使车身更为紧凑，提高整车的刚性和稳定性。
承载式车身结构广泛应用于轿车和SUV等车型中。
5.悬置式车身结构：悬置式车身结构是指将车身结构悬挂在底盘结构上，通过悬挂系统来承载车身的一种结构类型。
悬置式车身结构可以提高汽车的乘坐舒适性和操控性能，常用于高端轿车和豪华车中。
6.自承载式车身结构：自承载式车身结构是指将车身作为整体承载车辆荷载的一种结构类型。
自承载式车身结构可以减少车身部件的数量，提高整车的刚性和安全性。
自承载式车身结构常用于小型轿车和紧凑型SUV 等车型中。
7.空气动力学车身结构：空气动力学车身结构是指通过优化车身的外形来减少空气阻力的一种结构类型。
空气动力学车身结构可以降低汽车的风阻系数，提高燃油经济性和行驶稳定性。
空气动力学车身结构常用于赛车和高性能跑车中。
以上是汽车车身结构的一些常见分类。
随着技术的不断发展和创新，车身结构也在不断进化和改进，以满足不同车型和市场的需求。
第八讲-车身结构分析汽车碰撞安全
采用四舍五入的方法保留到小数点后两位。
腹部评分
1
该部位最高得分为 4 分，最低得分为 0 分。假
人腹部得分通过测量假人相关指标而产生，其评价指
标为腹部力，其对应最高分为 4 分，采用高性能限值和
低性能限值来计算。
2 高性能限值： 腹部力
1.0kN低性能限值： 腹部力
2.5kN
大小腿评分
1、大腿
1高性能限值：大腿压缩力 3.8kN； #
量不超出127mm
前视
侧视
抗压传递路线图
车门铰柱静力强度测试
按照国标GB15086-2013规定
1 车门铰柱可承受11000N的纵向载荷，铰柱机构不脱开； 2 车门铰柱可承受9000N的垂直向载荷，铰柱机构不脱落。
车顶抗压强度
对汽车碰撞性能提出的要求
翻滚试验示意图：台车
对汽车碰撞性能提出的要求
我国参照欧洲的ECE R94法规制定了国家强制标准GB 11551-2003 《乘用车正面碰撞的乘员保护》
GB 11551-2003
40%正面碰撞
(1) 试验车辆 40%重叠正面冲击固定可变形吸能壁 障。碰撞速度为 63~65km/h;
(2) 偏置碰撞车辆与可变形壁障碰撞重叠宽度应在 40%车宽±20mm 的范围内。
(1)移动台车前端加装可变形吸能壁障冲击试验车辆 驾驶员侧，移动壁障行驶方向与试验车辆垂直，移动壁 障中心线对准试验车辆R 点，碰撞速度为（试验速度 不得低于 50km/h）；移动壁障的纵向中垂面与试验车 辆上通过碰撞侧前排座椅R 点的横断垂面之间的距离应 在±25mm内。
（2）在驾驶员位置放置一个EuroSID II 型假人, 用以 测量驾驶员位置受伤害情况。在第二排座 椅被撞击侧放置SID-IIs（D 版）假人，用以测量第二 排人员受伤害情况。（详见第四章规定的碰 撞试验方法）
车身结构优化设计与性能分析
车身结构优化设计与性能分析一、前言汽车行业经历了长达一个世纪的发展，车身结构也随之不断进化。
从最初的单纯金属制造到现在的多材料结构，每一次的演变都让汽车更加安全与高效。
本文将从车身结构的优化设计入手，探讨如何提高汽车性能。
二、车身结构的优化设计1. 材料选择在过去，车身结构主要是由钢铁等金属材料构成，但现在随着新材料技术的不断发展，更多的新材料被应用于车身结构上。
比如碳纤维，它的强度和刚度比钢铁还高，同时它的重量却要轻很多，可以大大减轻汽车的整体重量，提高汽车的燃油效率和节能性能。
2. 结构设计车身结构设计需要考虑车辆的性能和安全性。
为了达到这些目标，工程师们通常会采用一些设计手段来确保车辆在各种条件下的安全性和性能。
例如，在汽车碰撞时，工程师必须确认车身结构能承受撞击力，并且车内乘客得到足够的保护。
设计车身结构时，还要考虑到气动以及流体力学特性，以确保汽车在高速行驶的过程中能够保持稳定的行驶。
3. 仿真计算与传统的试错方法相比，仿真计算可以更加快速而精确地对车身结构进行评估，减少时间和成本。
使用高效的计算机仿真软件，工程师们可以对施力、载荷、应力、扭矩和应变等因素进行详细的分析和优化。
在此基础上，设计出更加优异的车身结构，缩短研发周期，提高产品质量。
三、车身结构性能分析1. 刚度车身结构的刚度对于汽车牵引、平稳行驶、路面过滤等方面的表现有极大的影响。
由于车身结构的强度和刚度取决于材料和构造，在材料性能相同时，通过合理结构设计和优秀的组装工艺可以极大提高车身的刚度。
2. 强度车身结构的强度代表着汽车在受到外力冲撞时对撞击力的抵抗能力。
因此，提高车身的强度可以保证汽车在各种行业标准测试下的安全性能。
3. 抗拉能力抗拉能力是车身结构性能的一个重要指标，它代表了车身在受到拉力时的能力。
因此，车身结构的材料和结构设计需要具备足够的抗拉能力，以确保车辆在行驶过程中不易损坏。
4. 范德瓦尔斯力分析驾驶车辆时，车身的稳定性对乘客的感觉和安全性都是非常重要的。
车身结构优化设计及其疲劳寿命分析
车身结构优化设计及其疲劳寿命分析一、引言在车辆设计中，车身结构的优化设计及其疲劳寿命分析也是不可或缺的一部分。
做好这方面的工作，不仅可以提高车辆的安全性能和舒适性能，还可以延长车辆的使用寿命，从而更好地保障人们的出行安全和生活质量。
二、车身结构优化设计1.1 意义和目的车身结构的优化设计是指在保证车身强度、刚度和稳定性等性能的基础上，通过调整结构、采用新材料和加工工艺等手段来使车身的重量更轻，噪音更小，乘坐舒适性更好，并提高车辆的综合性能。
1.2 优化设计流程(1)确定系统性能需求：包括车身强度、刚度、稳定性、舒适性、安全性能等。
(2)分析和优化车身结构：采用CAE分析和优化软件对车身结构进行分析，调整结构、减少零部件的数量等以达到重量减轻的目的。
(3)选择合适材料：采用轻量化材料，如高强度钢、铝合金、塑料等材料，以达到减轻重量的目的。
(4)提高加工工艺：采用先进的加工工艺，如冲压成型、喷涂、涂装等，以达到提高制造效率和降低成本的目的。
1.3 实例分析比如，本田公司最近发布了一款新车，其中采用了大量的高强度钢材料，并采用模块化设计，去除了很多零部件，从而在车身稳定性和舒适性上都有所提升，同时重量也有所减轻。
三、疲劳寿命分析2.1 意义和目的车身结构的疲劳寿命分析是指在保证车身结构强度和稳定性的基础上，通过对车身各零部件的疲劳寿命进行分析和评估，预测车身的使用寿命，避免出现裂纹、断裂、变形等现象，保证车辆的安全性能和可靠性能。
2.2 疲劳寿命分析方法(1)有限元法：采用有限元法对车身结构进行疲劳寿命分析，通过对板、梁、节点等部件的应力应变、应变历程和损伤程度等进行分析和评估。
(2)试验法：采用试验方法对车身结构进行疲劳寿命分析，通过对多样化试验来检测车身结构各零部件的疲劳损伤、裂纹、变形等情况，并分析其疲劳寿命。
2.3 实例分析比如，通用汽车公司采用了先进的试验方法和有限元分析方法来研究车身结构的疲劳寿命，通过对车身各零部件的应力分布和疲劳损伤等进行综合评估，提高了车身的疲劳寿命，同时也提高了车辆的安全性和可靠性。
汽 车 车身设计第四章 汽车车身的结构分析与设计
2.整体承载式车身
图4-13 лEA3—677型整体承载式大客车车身及其底座结构
2.整体承载式车身
图4-14 轿车承载式车身上部 1—前围板 2—前轮挡泥板 3—前围内侧板 4—外围内侧板 5—前立柱 6—
门下边梁 7—中立柱 8—后翼子板 9—中立柱内板 10—后围下板 11—车门上框加强板 12—顶盖
(一)非承载式车身
图4-4 轿车车架 a) 周边式车架 b) X形车架 c)梯形车架
(一)非承载式车身
图4-5 丰田皇冠轿车的车架和车身结构 1—车身 2—车架
图4-6 货车驾驶室与车架结构
图4-7 车架的结构类型 a) 中型货车车架 b) 大型货车车架 c、d) 轻型货车车架
(二)半承载式车身
1.基础承载式车身
图4-11 承载式大客车车身类型 a) 基础承载式 b) 整体承载式
1.基础承载式车身
图4-12 瑞典Scania K112型大客车车身和车架 a) Scania K112型大客车车身 b) Scania K112型大客车车身底架
c) Scania K112型大客车车架 1—前段副车架 2—中段格框结构 3—后段副车架
2.整体承载式车身
图4-16 Volkswagen K70型轿车承载式车身
二、车身结构件的结构分析与设计
1)不能破坏造型设计，外露骨架要与外形曲线相吻合。 2)骨架的里板应考虑内护板的紧固。 3)用最佳的截面形状获得最大的截面系数。 4)要满足相邻部件的性能要求，如要适应门锁、铰链、限位器等 的安装和性能要求等。
框上横梁 19—顶盖纵梁 20—上边梁 21—侧窗上梁 22—顶盖横梁 23—侧围搁梁
一、车身承载类型的分析
(一)非承载式车身 (二)半承载式车身 (三)承载式车身 1.基础承载式车身 2.整体承载式车身
车身结构优化与安全性分析
车身结构优化与安全性分析车身是汽车的重要组成部分，直接关系到汽车的结构强度和安全性能。
优化车身结构，提高其安全性对驾驶员和乘客来说至关重要。
本文将探讨车身结构优化的方法以及安全性分析。
一、车身结构优化1. 材料选择车辆的材料选择对车身结构优化起到至关重要的作用。
常见的材料包括钢铁、铝合金、复合材料等。
钢铁具有良好的强度和韧性，但相对较重。
铝合金轻质高强，但成本较高。
复合材料具有优异的强度和轻量化特点，但制造工艺复杂。
根据不同需求和经济因素，选择合适的材料进行车身结构优化。
2. 结构设计车身的结构设计直接影响其强度和刚性。
合理布置梁柱和加强筋，以增加整车的刚性。
应考虑在冲击或碰撞中吸收撞击能量并保护乘客。
通过CAD技术进行虚拟仿真，并进行优化设计，以减小结构重量、提高整车刚度和降低振动噪声。
3. 制造工艺优化车身的优化不仅包括结构设计，还包括制造工艺的优化。
采用先进的制造技术，如激光焊接、粉末冶金、热成形等，以提高车身零部件的精度和质量。
同时，优化模具设计和制造，提高生产效率和工艺稳定性。
二、车身安全性分析1. 碰撞安全性评估碰撞安全性评估是车身安全性分析的重要内容之一。
通过虚拟碰撞试验和物理碰撞试验，评估车身在碰撞情况下的安全性能。
常用的评估指标包括车身刚度、变形能力、能量吸收等。
根据评估结果，进行结构优化，以提高车身在碰撞时的安全性能。
2. 侧翻安全性分析侧翻是常见的交通事故形式之一。
车身的侧翻安全性是保障车辆乘员安全的重要指标之一。
通过模拟侧翻情况下的力学响应，评估车身的抗侧翻能力。
在设计和制造中，合理选择车身结构和加强筋，提高车身的抗侧翻能力。
3. 静态稳定性分析静态稳定性是车身安全性的另一个重要方面。
通过在不同路面条件下进行稳定性测试和仿真分析，评估车身的静态稳定性。
调整车身重心位置和悬挂系统设计，提高车身的静态稳定性，减少侧倾和翻滚风险。
4. 行人保护安全性分析行人保护安全性是现代汽车设计的重要要求之一。
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万方数据
·１０９２·
汽车工程
２００８年（第３０卷）第１２期
１．２蒙皮和固定玻璃建模 相关研究表明，蒙皮和固定玻璃对客车车身结
构的动力学特性有显著的影响Ｈ］，因此在动力学分
析中必须要考虑蒙皮和固定玻璃结构。由于分析中 并不关心蒙皮和固定玻璃的应力，因此采用较大边 长的网格对其进行划分。
实际生产中，顶、侧钢蒙皮采用塞焊和点焊的方 式与骨架连接，有限元模型中采用焊点单元模拟，焊 点间距与生产工艺一致。前后风窗玻璃、侧窗玻璃
万方数据
．１０９４·
汽车工程
图５为车速６０ｋｍ／ｈ Ｃ级路面、车速８０ｋｍ／ｈ Ｂ 级路面和车速９０ｋｍ／ｈ Ａ级路面条件下的输入的路 面自功率谱密度。
２００８年（第３０卷）第１２期
套
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量
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然其只能够处理线性系统问题，需要对结构进行适 当的简化假设，但大大降低了计算量。已经有不少 学者采用频域分析方法成功地进行了相关车辆动应 力的计算口一ｊ。然而对于完整大客车结构的动应力 随机响应有限元分析，目前还没有见到相关文献。
针对某型全承载式车身结构大客车，文中建立 了该车包括蒙皮和固定玻璃在内的完整的动力学有 限元模型，运用频域分析方法，进行了大客车结构动 应力随机响应分析。
地，计算得到了相应振型的固有频率，两者结果对比 见表１。比较结果表明，有限元模型与简化理论模 型固有频率吻合，在一定程度上验证了整车动力学
万方数据
２００８（Ｖ０１．３０）Ｎｏ．１２
张扬，等：大客车车身结构动力学建模与随机响应分析
·１０９３·
有限元模型的正确性。
表ｌ模型模态分析与简化理论模型结果对比
整
频率／Ｈｚ
图５输入路面自功率谱密度
计算得到车身结构各点的动应力自功率谱密 度，其中窗立柱和腰梁Ｔ型接头处危险点的动应力 自功率谱密度如图６所示。
图７整车动应力均方根值云图
ＲＭＳ反映了应力在客车行驶过程中变化的剧烈 程度。一般动应力均方根值越大，结构越容易由于 受交变应力的作用而发生疲劳破坏。该车动应力较 大的位置主要位于窗立柱和腰梁、侧窗上下纵梁的 Ｔ型接头处，这与一般大客车容易发生疲劳破坏的 位置相符。
振动
理论模型／Ｈｅ ０．９９ １．３ｌ ８．１Ｉ ８．６２
有限元模型／Ｈｚ １．０２ １．３１ ８．１４ ８．６７
相对误差／％ ２．９ Ｏ．２ ０．４· ０．６
３整车结构模态分析
对整车模型进行了四轮接地条件下的模态分 析，主要振型汇总见表２。
表２满载动力学模型模态分析结果
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｕｓ ｂｏｄｙ；ｄｙｎａｍｉｃｓ ｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｒａｎｄｏｍ ｒｅｓｐｏｎｓｅ；ＦＥＡ
前言
大型客车在行驶过程中总是处于动态工况下， 受到路面不平等随机激励的作用，仅仅通过静力学 分析并不能够真实反映客车在行驶工况下的受力状 况。针对车身结构的动力学有限元分析是预测结构 动应力的有效方法，但如何准确建立整车的动力学 模型，并进行有效的求解，成为研究中的关键。
１结构动力学有限元建模
１．１骨架结构建模 全承载式大客车车身骨架主要由各种型号的薄
壁管件焊接而成。为了获得结构准确的应力结果， 采用边长２０ｍｍ的壳单元进行建模。车身骨架的连 接主要采用Ｎａｓｔｒａｎ提供的焊点单元ＣＷＥＬＤ模拟 缝焊、塞焊。
原稿收到日期为２００８年１月９日，修改稿收到日期为２００８年４月７日。
ｌ－骞眦．Ｂｄ蒌毯室静碡Ｒ毯∞墨苫口Ｐ
频率／Ｈｚ
图４危险点处频率响应结果比较
前者在ＨＰ ｘｗ９４００工作站计算，总计用时１８ｈ， 而后者需用时５５ｈ。对比说明，对于完整的大客车 结构，提取１．５倍最高频率之内的模态进行叠加计 算已经能够达到较高的精度，而且计算时间短。可 以看出频率响应的峰值与整车主要垂向振型的固有 频率对应，说明频率响应分析的结果合理。
２００８年（第３０卷）第１２期
汽车工程
Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２００８（Ｖ０１．３０）Ｎｏ．１２ ２００８２４４
大客车车身结构动力学建模与随机响应分析
张扬，桂良进，范子杰
（清华大学汽车安全与节能国家重点实验室。北京１０００８４）
［摘要］建立了某型全承载式车身结构大客车包括蒙皮和固定玻璃在内的完整的动力学有限元模型，合理地 模拟了该车使用的空气弹簧悬架，通过与理论模型求解结果对比，验证了模型的正确性。运用结构动力学的频域求 解方法，在模态分析、频率响应分析的基础上，进行了大客车整车结构的动应力随机响应分析。 关键词：客车车身；动力学建模；随机响应；有限元分析
Ｄｙｎａｍｉｃｓ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｒａｎｄｏｍ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ Ｂｕｓ Ｂｏｄｙ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
Ｚｈａｎｇ Ｙａｎｇ．Ｇｕｉ Ｌｉａｎｇｊｉｎ＆Ｆａｎ Ｚｉｊｉｅ 乃讯咖ｍ Ｕｒｄｗｒｓｉｔｙ，Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ，眈洳增１０００８４
使用模态叠加法时，提取的模态阶数越多，包含 的结构主要模态也就越多，因而计算的结果就越准 确。但提取过多的模态，不仅计算量大而且对于结 果基本没有影响。
计算结构０．５～２０Ｈｚ之内的频率响应。在左前 轮受到简谐垂向位移激励下，提取１．５倍最高频率， 即０—３０Ｈｚ之内的模态，以及提取３倍最高频率，即 ０—６０Ｈｚ之内的模态，进行叠加计算。图４为２种 方法计算得到的窗立柱和腰梁Ｔ型接头处危险点的 应力频率响应。
４结构频率响应分析
车辆在行驶过程中，受到路面通过轮胎的激励。 因此利用模态叠加法计算了各轮分别受到ｌｍｍ简 谐垂向位移输入下的应力频率响应。
准确的频率响应分析是随机响应分析中的关 键。采用模态叠加法进行频率响应分析时，影响分 析准确性的因素主要包括频率计算点的选取和提取 的结构模态阶数。
频率响应通常会在固有频率附近呈现较大的峰
统分别近似为集中质量， 车身考虑转动惯量，形成 如图２所示的４自由度汽
图２ ４自由度汽车 振动简化模型
车振动简化模型，其运动方程为
ｆ７Ⅳ三，＋（如＋０）母一％＋ｏ咖＝ｏ
ｌｍ，三，＋（ｋ。＋后，）二，一后，乞一ｂｋ，妒＝ｏ
ｌ ｍ。≥。一七，暂一七，石，＋（后ｒ＋矗，）气＋（ｂｋ，一础ｒ）妒＝ｏ
Ｌ‘币＋ｏｋ，ｚ：一ｂｋ，ｚ，＋（掘，一础ｒ）乞＋（口２蠡，＋ｂ２ｋ，）妒＝Ｏ （２）
１．５参数设置
弹性及阻尼元件的性能参数对整车结构的动力
学特性有重要影响。客车结构中主要的弹性、阻尼
元件包括：轮胎·、减振器、空气弹簧、推力杆橡胶衬套
和发动机悬置垫。轮胎用弹簧单元进行模拟，根据
其径向刚度试验得到其刚度为８８５．３Ｎ／ｍｍ。根据
减振器拉伸压缩行程试验参数，按照能量等效原则
得到前、后悬架单个减振
等固定玻璃与骨架之间，采用高强度结构胶粘接。 建模时采用间断的焊点单元模拟粘接，通过调整焊 点单元的材料属性，保证连接的刚度与粘接一致。
前后围玻璃钢蒙皮，采用铆接和高强度结构胶粘接
的方式与前后围骨架连接。建模时，采用与上面类
似的方法，用交错的焊点单元模拟高强度结构胶的
粘接。
，
１．３空气弹簧悬架建模
客车采用空气弹簧悬架，前悬架为独立双横臂 空气悬架，膜式空气弹簧，后悬架为双纵臂四连杆空
图３为计算得到的 ２０Ｈｚ内的固有频率分布。 可以看出，由于动力学模 型中存在大量对结构的刚 度没有贡献的质量件，因 此整车固有频率较一般骨 架结构明显降低。考虑了 蒙皮和固定玻璃后，模态 分析中不可避免地出现了
Ｎ
罨
鬓
蔷
模悉阶数
图３ ２０Ｈｚ内固有 频率分布图
较多的局部振动，使得较高频率段内的模态数增加。
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ａ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｂｏｄｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ａ ｂｕｓ ｗｉｔｈ ｍｏｎｏｃｏｑｕｅ ｃｏｎ－ ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｗｉｔｈ ｒａｔｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｎ ｏｕｔｅｒ ｓｋｉｎ ｐａｎｅｌ，ｗｉｎｄｏｗ ｇｌａｓｓ，ａｎｄ ａｉｒ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍｏｄａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｔｗｏ—ａｘｌｅｓ ４ ＤＯＦｓ ｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅｎ ａ ｒａｎｄｏｍ ｒｅ－ ｓｐｏｎｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｂｏｄｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｂｕｓ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｉｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｏｍａｉｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｏｄａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ．
５结构随机动应力响应分析
结构动应力自功率谱密度ｓ。∽计算式为
Ｓ，∽＝Ｈ’∽Ｇ∽Ｈ１∽
（３）
式中日∽为频率响应向量，Ｏ（ｓＯ为路面功率谱密
度矩阵。基于国标ＧＢ７０３ｌ＿８６《车辆振动输入路面
平度表示方法》中规定的路面功率谱密度拟合公式，
对客车的双轮胎后轮取输入的平均值作为单侧后轮
输入¨Ｊ，计算得到路面功率谱密度。
Ａ：
，ｄＡ、
ｋ＝ｍ（ｐｏ＋ｐ。）ｉ｝＋ｐｏＩ ｊ—Ｉ
（１）
Ｖｏ
、ｏ石Ｉ ｚ＝０
式中ｍ为气体多变指数，Ｐ。为平衡位置时气室压
力，Ｐ。为大气压力，Ａ。为平衡位置时空气弹簧有效 截面积，Ｋ为平衡位置时空气弹簧气室容积。
横向稳定杆和推力杆采用梁单元模拟，推力杆 的橡胶衬套接头及减振器采用Ｂｕｓｈ单元进行模拟。