铰接式客车相对于传统客车,拥有更多的载客量。本文研究对象为某公司研制的纯电动铰接城市客车,整车以动力电池驱动,这种以电能代替传统燃料的客车具有污染小、噪音低的优点,是当今城市公交的主要发展方向。对客车车身骨架进行轻量化设计可有效降低整车质量,延长续航里程,优化车辆性能。本文在客车车身骨架有限元分析的基础上进行了优化设计,主要研究内容如下:(1)根据企业提供的铰接公交车车身骨架各总成二维图纸和相关参数在SolidWorks中建立三维数字化模型,并将其通过传输接口直接导入到ANSYS Workbench中。在Workbench中对其进行材料定义、中面抽取、网格划分和载荷确定等前处理工作,创建壳体和实体混合单元的车身骨架有限元模型。(2)对车身骨架有限元模型进行静态分析。校核铰接公交车在运行过程中可能会出现的四种工况下的强度及刚度,分析结果表明车身骨架静态结构性能满足使用要求。对车身骨架两处位置的钢架连接方式重新建立模型,通过有限元仿真结果表明共节点的方式可以较为精确的替代焊接单元,而铆接工艺相对于焊接工艺会降低车身结构的强度。(3)对车身骨架有限元模型进行模态分析。使用Block Lanczos数值求解方法对车身骨架进行自由模态分析,提取前20阶固有频率及振型,分析结果表明该车具有较好的动态特性。(4)对车身骨架进行响应面优化设计。以骨架壁厚作为设计变量,对车身骨架进行变量分组。通过对各设计变量灵敏度分析,减少变量的数量。使用中心复合试验设计方法对设计空间进行采样,使用Kriging函数法构建响应面代理模型。采用Screening优化算法寻找最优解,实现客车骨架减重153.1 kg,减重率达5.04%。对优化后的车身骨架重新进行静态与模态分析,结果表明,优化后的车身骨架结构性能满足要求。本文通过对纯电动公交车车身骨架的结构特性进行分析并提出轻量化方案,为今后企业对其改进设计提供了理论依据。