HyperWorks的车用铝合金榫卯结构优化.docx

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HyperWorks的车用铝合金榫卯结构优化 本文选取车身骨架上的榫卯结构进行厚度和外形优化。通过优化设计，平均载荷由38578.7N优化到48212.2N,增加了25.0%;质量由1.1341kg优化到1.0583kg,削减了6.7%。 1引言 传统客车车架大多采用钢材，车身较重。近年来，为了减重，新能源客车开始大量使用铝合金，而铝合金之间的连接对整个车身骨架性能有重大影响。铝合金焊接相对于钢焊接难度大且简单发生变形，所以需要削减铝合金焊接的使用。榫卯结构是一种最简洁、稳定的连接方式，使用两块材料在不需第三者材料的介入下实现牢固连接，将榫卯结构的设计思想运用于以铝合金挤压型材为杆梁件的客车车身骨架中，可以一定程度上保持结构的完整性，大大削减焊接、铆接的使用，起到削减重量、提高连接强度的作用。王念等对电动中巴车榫卯结构骨架进行有限元分析表明榫卯连接方式满意相关工况的结构刚度和强度要求。本文选取车身骨架上的榫卯结构进行厚度和外形优化。 2有限元模型的建立 2.1模型简介 选取图1车身骨架中的榫卯结构进行优化，有限元模型如图1右边所示，梁上开孔，将柱插入孔中，孔四周的焊接采用共节点的方式连接，梁上的筋板刚好压到柱上，形成类似于家具、建筑中的榫卯结构。全部的壳单元原始厚度均为2，其中梁的尺寸为75mmX45mmX400mm，梁筋板间的距离为25mm;柱的尺寸为75mmX25mmX400mm，柱的筋板间的距离为45mm。图1车身骨架图和榫卯结构有限元模型 2.2工况介绍 汽车的工况较为复杂，本模型提取5种典型工况进行分析，其中弯曲、紧急转弯、紧急制动和扭转4种工况使用OptiStruct求解，这4种工况的载荷和约束见图2和表1;另1种工况求解汽车发生磕碰时结构在压缩下的承载能力，使用RADIOSS进行求解，如图3所示，底下为4个半径为15mm的圆柱刚性