车架是客车的重要组成部件,车架的静动态特性对整车的性能十分关键。运用有限元方法和试验测试技术对车架结构进行静动态特性分析及优化,对于车架的合理化设计与制造具有现实的指导意义。本文以客车车架为对象展开研究,主要研究内容如下:(1)建立车架有限元模型,对车架进行刚度及模态计算。对客车车架模型进行几何简化后,在HyperMesh软件中对车架进行有限元建模,通过对车架有限元模型进行弯曲刚度和扭转刚度数值分析,得到车架各测点在载荷作用下的位移云图和位移变化曲线。基于模态分析理论,通过对车架进行模态特性分析,得到车架自由模态下前六阶的模态振型图及模态频率,以此作为客车车架结构性能的评价指标,为后续车架结构优化提供参考依据。(2)运用试验平台对车架进行静动态测试。通过对车架进行刚度和模态试验并进行数据采集,绘制了车架刚度在不同载荷作用下的车架变形曲线,获取了车架试验模态的参数与振型。将车架试验测试数据与有限元数值计算结果进行对比分析,验证了车架有限元模型的准确性及合理性。通过有限元模态仿真和车架模态试验,两者相互验证获得的可信结论,对车架性能评测和优化具有重要意义。(3)运用灵敏度分析方法对车架结构进行优化。在灵敏度分析中将车架构件的板厚作为分析对象,主要考虑板厚对质量和低阶固有频率的影响,通过对车架各主要部件的厚度进行质量灵敏度和一阶固有频率灵敏度分析,选取车架构件中相对灵敏度值较大的部件作为优化目标。在保证车架静动态参数指标符合客车使用要求的前提下,最终使车架减重10.6kg,减重率为4.07%。