客车车身骨架是汽车所有总成的载体，骨架受力复杂，几乎承受着客车的所有动静态载荷，骨架结构的好坏及载荷分配是否合理是汽车设计成功与否的关键之一。由于骨架结构和受力的复杂性，以往仅采用简化的力学模型对骨架进行静态强度分析校核，分别采用弯曲和扭曲工况进行分析车身各零部件能否满足各种恶劣工况的使用要求，从而找到车身薄弱环节为车身设计提供依据。但以上分析中建立的模型所采用的单元比较单一，不能完全反应车身骨架的实际情况。与全承载式结构相比，半承载式骨架结构由于采用了大量的冲压板结构，使结构变得更为复杂。建立车身有限元分析模型时应如实反映车身实际结构的重要力学特性，保证较高的计算精度。有限元分析计算结果可信度的高低，直接受分析模型、载荷处理、约束条件和实际工程结构力学特性符合程度的影响，若有失误则会造成很大误差，严重时将使计算、分析失败。
      客车车身上的一些非承载部件对骨架结构的变形和应力分布影响很小，而对问题的求解规模和准确性有着很大的影响。因此需要对模型进行如下简化：(1)省略非承载件，对于某些方便使用和辅助承载而设置的构件(如扶手、制动踏板支架、仪表盘、支座、裙部等)，由于其对整车的变形和应力分布影响较小，可忽略，(2)主从节点原则：出于对结构模型病态问题的考虑，对于位置较近的构件结合点则采用适当合并或生从节点的方式处理，避免实际计算中可能会导致的方程病态，(3)蒙皮处理：蒙皮对骨架刚度加强作用甚微，本研究忽略应力蒙皮的加强作用，(4)曲杆简化为直杆：如可把顶盖横梁、前风窗下横梁等曲杆可简化成若干直杆。将车身结构划分为外围(前后围、左右侧围、顶盖)、地板(司机地板、前中后地板)及底架(底架前段、底架中段、底架后段)3大总成。各零部件之间的连接装配主要以点焊方式完成，外围和底架则是采用特殊锲型钢板结构和螺钉方式连接的。
      考虑到车身骨架的实际结构及受力情况，杆件结构采用每个节点具有六个自由度的三维线性有限应变梁单元BEAMl88，冲压板件采用4节点的SHELL63壳单元，模拟螺钉的短立柱采用SOLID45单元。板梁组合结构的处理按照相邻线共点，相邻面共线的要求，在板梁结合处，取梁中线和板中面的接触点强制生成一个关键点。这样骨架有限元模型在受力的时候会通过相关的点、线、面传递各种载荷。板单元的划分需要指定一定的厚度。在建立几何模型时在变厚度的地方做了割断画线处理，强制在变厚度的地方生成单独的点和线，再生成线共点，面共线的面，最后用Shell63单元对加强板处做变厚度处理以模拟该处的实际厚度。这样模拟的加强板厚度与实际的情况基本吻合。加强板的有限元模拟见图用短立柱来模拟螺钉，用变截面梁来模拟锲型钢板结构，相关实物结构及建立的有限元模型见图，网格划分的质量和优劣将对计算成本和精度结果有相当大的影响。为了保证计算的准确性，在尽可能如实反映结构主要力学特性的前提下，将车身总成及悬挂系统离散化为21246个薄壳单元、8个弹簧单元、7个质量单元、620个刚性梁单元。单元总数为21881个，共划分节点数为22285个。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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