在CAD/CAE技术中,有限元方法及其分析软件被证明是最为成功、应用最为广泛的近似分析方法。利用有限元分析可以获取几乎任意复杂结构的各种机械性能信息,从而有效缩短研制周期,显著降低开发成本,提高产品的质量和可靠性。 本文以某轻型客车车身为研究对象,从有限元建模、模态分析、静力分析、瞬态动力分析和结构优化等几个方面阐述了有限元法在客车车身开发中的应用,为客车车身设计和试验提供了依据。 建立了以壳单元为主,拥有1万多个单元和8千多个节点的车身有限元模型。对地板的凹凸槽、车身零件连接中的点焊及螺栓联结的建模方法和蒙皮对模型的影响进行了详细的讨论。通过车架模拟计算与试验的结果对比,表明车架模型在整体的静、动态特性上具有较高的精度。 通过对车身进行静态分析和模态分析,获得了车身结构固有的振动特性及整车应力分布规律,计算得到的车身局部应力集中区与该车在跑车试验中所发现的危险部位统计数据基本吻合。 为使模型总载荷接近于真实,在原模型的基础上,将轮胎、悬架、座椅、人、行李、油箱及发动机等加入车身有限元模型中。完成了客车过障工况下的时域瞬态响应模拟,并得到了车身较危险部位的时间历程响应数据。 通过灵敏度分析,找出了对车身刚度影响较大的设计变量。实现了车身基于静态应力的优化设计。