摘要：车身骨架作为客车的主要承载件，其质量与机械特性是车身骨架的重要影响因素。为了满足人们对客车舒适性、稳定性的要求，以及考虑到客车本身的耗油量及排放污染物的因素的制约。本文以铝型材结构的客车车身骨架为研究对象，通过ABAQUS有限元分析软件分析研究客车车身骨架用铝合金型材代替钢的可行性，在分析的基础上对骨架铝型材进行结构优化，更好地完成了轻量化设计。

首先，本文综合各类相关文献对实现汽车轻量化的原因有了较清晰的了解，在此基础上介绍了国内外目前对这方面的研究现状。其次，从现有的钢制客车车身骨架中抽取出一根车身骨架型材，通过CATIA建模后将部件导入ABAQUS软件就弯曲工况及扭转工况下对其分析，得到相关应力及变形情况，以确定本次课题的刚度指标。采用静力分析法通过改变铝合金型材的截面尺寸及壁厚，以此实现用铝合金替代钢的目标。最后对分析的型材结构进行优化设计，实现了客车车身骨架轻量化的目的。分析结果表明，用铝合金型材代替钢制型材具有可行性，在满足刚度的条件下，重量减轻了约29%，达到了预期目标。

关键词：车身骨架  铝合金  刚度  结构优化  轻量化

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 课题的目的及意义-1

1.2 客车车身骨架结构设计现状及趋势-1

1.3 课题研究的主要内容-2

2 ABAQUS软件的介绍及应用-4

2.1 ABAQUS软件基本介绍-4

2.1.1 ABAQUS简介-4

2.1.2 ABAQUS/CAE的基本特征-5

2.2 有限元分析流程概述-5

2.2.1 客车车身骨架型材建模-6

2.2.2 网格的划分-8

2.2.3 设置分析步-11

2.2.4 定义耦合约束-12

2.2.5 定义载荷及边界条件-12

2.2.6 分析作业-13

3 客车车身铝型材结构设计-14

3.1 客车车身骨架刚度和强度技术指标-14

3.1.1刚度指标-14

3.1.2强度指标-16

3.2 铝管结构尺寸分析-16

3.2.1 等壁厚-变尺寸分析-17

3.2.2 等尺寸-变壁厚分析-18

3.2.3 变壁厚-变截面高度分析-19

3.3 铝型材结构优化分析-22

3.3.1 铝型材结构的改进方案-22

3.3.2 扭转刚度分析-23

3.3.3 弯曲刚度分析-26

4 总结与展望-29

4.1 总结-29

4.2 展望-29

参考文献-30

致谢-31