分析了某中型客车车架静态性能,建立了3种车架拓扑优化概念模型。以质量最小为目的,讨论了车架概念模型在纯弯曲、扭转和弯扭组合工况下的拓扑优化结果。根据拓扑优化材料分布图对该中型客车车架进行二次设计,提出副梁支撑采用矩形截面型材的方案。分析结果表明,新车架横梁及副梁支撑分布方案合理,在满足结构强度和模态性能的前提下,质量减轻了22%。2012年第6期表1DL510材料属性表2车架静力分析结果弯曲工况下的最大应力出现在左纵梁与行李舱纵梁螺栓连接位置，最大位移位于行李舱纵梁左后端，如图2所示。左前轮上跳40mm时，最大应力发生在左、右副梁前端的横梁右侧连接处，最大位移发生在左纵梁前端；左后轮上跳40mm时，最大应力发生在左、右副梁前端的横梁左侧连接处，最大位移发生在行李舱左副梁后端；3个工况下整个车架均处于低应力状态。考虑该车架在多年的实际使用过程中表现较好，未出现过损坏情况，因此认为各处的应力集中应为螺栓连接模拟不合理引起，车架满足材料强度要求。图2行李舱局部位移云图3车架的拓扑优化根据实际情况，建立了3种车架拓扑优化概念模型方案。方案1，纵梁、副梁为壳单元，其他为实体单元；方案2，车架为壳单元模型；方案3，本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name中型客车车架结构-数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机车架为无副梁实体单元模型。以质量最轻为目的，在满足结构强度前提下，以单元密度为设计变量，位移或应变能为约束条件，在弯曲工况、扭转工况（左前轮上跳、左后轮上跳）和弯扭组合工况下施加对称约束并设定最小成员尺寸为100mm，最大成员尺寸为250mm，对车架进行拓扑优化。3.1方案1按原车架尺寸建立纵梁、副梁壳单元，并设定为不可设计域；车架纵梁之间以及纵梁与副梁之间用实体单元填充，并设定为可设计域。在各工况下得到的拓扑优化结果如图3~图6所示。图3弯曲工况拓扑结果图4左前轮上跳拓扑结果图5左后轮上跳拓扑结果图6弯扭组合工况拓扑结果3.2方案2车架纵梁之间用两层壳单元，纵梁与副梁之间用壳单元填充，在各工况下得到的拓扑优化结果如图7~图10所示。图7弯曲工况拓扑结果密度ρ/kg·m-3弹性模量E/GPa泊松比μ强度极限σb/MPa屈服极限σs/MPa壳单元，其他为实体单元；方案2，车架为壳单元模型；方案3，车架为无副梁实体单元模型。以质量最轻为目的，在满足结构强度前提下，以单元密度为设计变量，位移或应变能为约束条件，在弯曲工况、扭转工况（左前轮上跳、左后轮上跳）和弯扭组合工况下施加对称约束并设定最小成员尺寸为100mm，最大成员尺寸为250mm，对车架进行拓扑优化。3.1方案1按原车架尺寸建立纵梁、副梁壳单元，并设定为不可设计域；车架纵梁之间以及纵梁与副梁之间用实体单元填充，并设定为可设计域。在各工况下得到的拓扑优化结果如图3~图6所示。图3弯曲工况拓扑结果图4左前轮上跳拓扑结果图5左后轮上跳拓扑结果图6弯扭组合工况拓扑结果3.2方案2车架纵梁之间用两层壳单元，纵梁与副梁之间用壳单元填充，在各工况下得到的拓扑优化结果如图7~图10所示。图7弯曲工况拓扑结果密度中型客车车架结构-数控滚圆机滚弧机张家港钢管滚圆机滚弧机折弯机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name