基于ANSYS的公交车身静强度有限元分析
陕西西安重装矿山电器设备有限公司 张向东 杨景华
1 引言
从结构力学的观点来看，大客车车身是由空间骨架、抗弯薄板、壳体和剪力蒙皮等构件构成的高次超静定结构，各杆件截面形状不一，而且杆件之间连接点的结构形式多样，因此结构分析难度很大。实践表明，有限元法是一种有效的数值计算手段，利用它计算得到的结构位移场和应力场，可以用来作为客车结构设计的原始依据或是改进设计的基础。
对车身骨架的承载特性的了解是车身骨架结构设计改进和优化的基础。本文以某公交客车车身骨架为研究对象，采用有限元分析的方法对其进行了静态强度分析。
2 车身骨架有限元建模
2.1模型的简化
公交车身骨架是由许多钢质型材组焊而成的空间钢架结构，空间关系复杂、断面形式多样化。车身上的一些细微结构和一些非承载部件，对骨架变形和应力的分布影响很小，但是却增加了模型的复杂程度，所以有必要对车身骨架模型采取一些简化措施。
图1 该公交车三维实体模型
在车身骨架建模过程中，具体简化处理如下：
(1) 略去非承载构件及装饰件：有些构件是为了满足安装或使用上的要求而设置的，这些构件对车身骨架的变形和应力分布影响较小，可以省略，以减小整车有限元模型规模；
(2) 交叉连接的简化：对于车身骨架中交叉连接的梁，连接处可简化为一个节点，而对于距离较小的交叉连接，可合并为一个节点以减少方程的阶数，提高有限元求解的稳定性。
(3) 曲梁简化为直梁：利用直梁近似地模拟车身骨架中曲率较小的曲梁。如可把左右侧围立柱、前后围挡风玻璃下横梁等曲杆简化为直杆；
(4) 对于两个同向焊接梁，因其焊接处材料强度与梁内部材料强度近似，故可将两个梁近似为一根梁处理；
(5) 省略工艺孔：从实体模型上可以看出车身底架前后段有很多工艺孔和安装孔。这些孔对模型的强度和刚度影响小，为了降低建模难度和工作量，在建模时不予考虑。
