城市客车是我国城镇居民最主要的交通工具。随着城市的发展，城市人口数量大幅增加，市民活动范围也大幅扩大，这对城市客车提出了更高的要求和需求。为此，广汽集团研发了一款低地板一级踏步8m城市客车。
      该客车车架采用三段式结构，即分为前驾驶区域、中部乘客聚集区域以及后部发动机区域，如图1所示。车身骨架主要由异型钢管焊接而成。在设计之初，试验样车尚未定型，整体结构是否满足强度要求无法掌握，因此，有必要借助有限元通过仿真CAE分析四种典型工况下的车身骨架和车架的强度，找出应力集中的区域，优化结构设计，降低结构应力，以达到强度要求。同时可以大大减少研发成本，提高设计效率。
      整个客车骨架模型用壳单元划分网格，单元基本尺寸为10m左右，整个骨架共划分722232个单元，751928个节点，其中四边形单元717767个，三角形单元4465个，建模过程中将整体骨架划分为7个模块：前围、后围、左侧围、右侧围、车内扶手、顶棚和车架，如图所示。通过模块的划分，一方面可以增加协作性，项目组每个成员划分一个部分的网格，然后整体连接；另一方面可以减少模型连接的错误，在每个划分的总成里而独立检查模型，然后整体检查模型的连接。
      有限元模型中，缝焊的模拟主要采用两种方式：一种是节点共用，这种方式的精度很高，但是建模效率较低；另一种是采用刚性梁单元在缝焊位置连接相应的单元节点，这种连接方式不必要求节点严格对齐，可大大提高效率。本文主要采用共用节点的方式，对于部分接头共用节点比较困难的则采用刚性连接。完整的有限元模型如图所示。
      主要分析四种典型工况下的强度，通过约束悬架四个板簧中心点位置(见图)来组合模拟各种工况。表1描述了四种工况，其中g表示重力加速度，约束的数字表明该位置的自由度方向，"1，2，3”分别表示X，Y，Z三个自由度方向，“一”表示该位置无载荷或者无约束。
      分别根据以上四种工况的载荷与边界条件，提交Nastran分析，根据强度分析结果，找到整体结构中主要的应力集中区域。应力集中主要出现在以下区域。
      1)左、右侧围后立柱处。如图5所示，在极限工况下，接头位置最大应力超过300 MPa，而材料的屈服应力为240 MPa。其他工况中，应力也较大，此处设计存在较大风险。
      2)右侧围中门立柱连接处。中门位置由两个立柱通过短梁搭接到车架上。经过四种工况分析，发现在弯曲、极限和转弯工况下，门立柱连接位置均出现应力集中，最大应力均超过了300 MPa。如图6所示，可见接头处明显出现应力集中。
      3)顶盖上纵梁与横梁搭接处。在极限工况和转弯工况下，顶盖纵梁与连接横梁之间应力均超过了300MPa，超过材料的屈服极限。需要加强该位置的接头设计，提高连接强度。图7是该位置的应力结果，可见连接位置的应力集中比较明显。
      4)车架后端，发动机安装纵梁搭接处。发动机安装在三段式车架的后端，整个自重完全由两个纵梁来承担，因此，承载梁的连接处应力较大。


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