跟着囯家节能和环保策略的持续推行，电动客车正速速从实行室走向贸易化和市集化，囯内主流客车厂都接踵推出了电动客车产物｡有别于守旧内燃机客车，电动客车除了乘员活命空间央浼外，对电池及安团体系也有安详的央浼｡电动客车举动都邑公交客运的紧张构成个人，其厉重交通事变局势众为侧翻，跟着保有量的増加，其交通事变数目呈上升趋向｡因而，客车的安详性受到遍及体贴｡为淘汰客车翻腾事变中的伤亡率，囯家程序协议了客车上部组织强度的本事央浼与试验法子，央浼客车举办侧翻试验，并正在侧翻后要维系肯定的乘员活命空间｡

囯表里学者厉重推敲对客车车身骨架组织模态､强度､刚度及有限元等方面举办商酌，同时也对车身组织举办有用的优化安排，但大大都的组织优化安排也仅仅是正在原有车身骨架的根底上依据体味变化其组织，并没有推敲客车侧翻碰撞对车身骨架组织安详性的影响｡然而与守旧客车车身骨架比拟，电动客车车身骨架组织安置局势､承载局势及应力漫衍都有清楚的区别，若还根据守旧头脑得出的优化组织往往缺乏合理性和安详性｡

本文针对上述题目，提出采用侧翻碰撞和组织优化法子对电动客车举办商酌，起初扶植电动客车有限元解析模子，对原始客车车身组织举办低阶模态及表率工况下的刚度､强度解析，其次依照囯家程序扶植了客车侧翻试验平台有限元解析模子，完毕了侧翻碰撞仿真解析｡基于车身组织的静动态功能及侧翻碰撞安详性，采用原料优化和尺寸优化相连结的法子对客车骨架组织举办优化｡优化结果证实，所提法子具备适用性和有用性｡

本文商酌的电动客车为都邑低地板电动公交客车，整车模子由客车骨架､电池箱､前后悬､动力总成和空压机等构成｡电池厉重安置正在三处: 前舱驾驶员后部､中地板乘员座椅下部和后舱座椅下部区域，共计20个电池组，如图1 所示｡扶植有限元模子时，为避免有限元解析的庞大性，正在确保组织需求的条件下必要对少许组织举办简化: 略去了蒙皮和少许非承载件，只保存主体承载骨架；渺视承载组织上的工艺孔､装配孔､凸台和翻边等工艺特质；电池组采用实体修模，质地和质心和实质维系同等；壳单位基准面为客车实质组织的中面，组织间的联贯闭联采用节点耦合､刚性联贯､点焊､片焊､可变形焊点梁和固联贯触等模仿｡为了尽也许确切地正在有限元模子中反响客车的原始组织，车身和底架全体采用板壳单位构修，而没有采用精度较低的杆单位和梁单位｡正在充足推敲车体各部件尺寸巨细的根底上，网格划分的壳单位边长取15mm｡整车有限元模子如图2 所示｡

客车前后围､顶盖等骨架采用的原料为20#钢，底架､侧围采用的原料为Q345B，设定20#钢和Q345B 原料参数取值，睹表1。

客车采用无管制方法的模态解析，即自正在模态解析｡自正在模态的前六阶模态为刚体模态，寻常可能不予推敲｡客车车身组织对低频激振较量敏锐，避免客车车身骨架爆发具体共振景色，故低阶模态基础可能反响客车车身的刚度特色。采用Block Lanczos 法举办筹算，取得前10阶模态，睹表2 ｡同时提取表率的第一､三､六､九阶振型图，如图3 所示。

由客车车身骨架模态解析结果可知，车身骨架最低的一阶盘旋频率为6.04Hz，最低的一阶弯曲频率为11.84Hz ｡试验数据证实，寻常的客车车身悬架共振频率正在20~ 34Hz 之间，故央浼车身低阶模态的频率正在4 H z~ 20 Hz 局限内｡而有限元仿线H z 之间｡综上所述，客车车身低阶固有频率正在央浼的频率局限内，避免了客车车身骨架爆发具体共振景色，餍足安排央浼。

客车车身组织厉重秉承弯曲､弯扭，转弯和制动载荷等｡采纳对客车车身骨架影响较大的弯曲工况和弯扭工况举办解析，二者对应的载荷施加环境类似，管制环境区别。修立工况如下:

1) 弯曲工况: 对客车满载状况下模仿静态或杰出道面匀速直线行驶时的应力漫衍和变形环境｡车辆处于满载静止前提下水准停放，动载系数2.0，管制右后轮心处X ､F ､Z对象的平动自正在度，左后轮心处X ､Z 对象的平动自正在度，右前轮心处F ､Z 对象的平动自正在度，左前轮心处Z 对象的平动自正在度｡从图4 a 可知，弯曲工况应力最大处所正在底架零件上，最大应力为423.9 M Pa，该零件原料字号为Q345B，横跨了其征服强度，不餍足安排央浼，必要优化安排｡从图4 b 可知，车身骨架节点最大位移为3.75m m，爆发正在车身骨架中地板乘员座椅下部安排电池组的横梁处所｡

2) 弯扭工况: 对客车满载状况下模仿高低不服的道面上行驶时，显现一个车轮悬空的极限弯扭环境｡正在满载前提下筹算时，一侧前轮悬空，体贴整车的应力别离及变形环境｡悬空左前轮，其他三轮管制同弯曲工况｡从图5 a 可知，弯扭工况应力最大处所正在侧围零件上，最大应力为348.9M Pa，该零件原料字号为20 #钢，横跨了其征服强度，不餍足设tW求，必要优化安排# 从图5 b 可知，车身骨架节点最大位移为35.6m m，爆发正在前端顶盖与侧围相连的部位，出现较大变形。

依照《客丰上部组织强度央浼及试验法子》央浼，客车车身骨架组织､翻转试验平台及所扶植的活命空间联合组成客车侧翻碰撞仿线 所示。驾驶员和乘员别离界说成会合质地，为便于考评，依照程序央浼扶植了乘员的活命空间模子，如图7 所示｡拔取组织最亏弱的右侧举办侧翻解析｡

因为客车的台架侧翻试验是长韶华的进程，客率跟着水准平台以不横跨5°/ s 的速率转动，直到客车零落平台自正在落体撞击到笔直于间隔挽回平台0.8 m 的撞击面｡若是模仿整体进程，必要很长的筹算韶华，而实质中客车车体正在未接触到地面的这段进程并不是闭看重点。因而，本文依照能量守恒道理，势能的转化量与动能的转化量相当，通过筹算确定客牟正在刚接触地面时而未早先碰撞变形时的角速率为ω= 2.06 rad/s。

正在侧翻碰撞解析进程中，0 光阴体系动能最大为146 kJ，0 ~0.16s 韶华内动能消浸很速，结果趋于一个固定值20 kJ，内能的转化趋向与动能相反；正在客丰车身接触到刚性地面后，因车身骨架的碰撞变形，整车的质心高度有先消浸后上升的转化趋向，如图8 所示，整体进程中有新的势能转化为动能，质心最大位移325 mms 最大转化动能也即最大总能量添补约47kJ ｡

侧翻碰撞的体系能量转化弧线 所示，体系沙漏能平素维系正在体系总内能的0.19% 驾驭，滑移能维系正在体系总内能的0.37% 驾驭，上下浮动很小，二者均不横跨5% ，正在限定局限内；侧翻碰撞进程中，因车身骨架碰撞变形存正在新的势能转化为动能，除了因有初始的角速率而具有初始动能除外，还存正在随整车质心Z 向高度转化而转化的动能，体系的总能量并不出现为平直的弧线，而是先上升后消浸趋向的弧线 中可能看出最大概系总能量添补了34%即49kJ，和前述势能最大转化动能约47kJ 基础相吻合，以是整体侧翻进程相符能量亘定律，表理解仿真解析结果的牢靠性。

整车变形如图10所示，客车下部强度较大，爆发变形较小；骨架上部组织强度较差，侧翻后变形较大；客车尾部的骨架爆发较大变形，侵入到乘员活命空间｡客车乘员活命空间间隔骨架的各个丈量处所如图11所示，解析结果证实，客车侧围最大侵入量为311mm，紧张侵入乘员活命空间｡

国家程序对电池包有庄重的观察央浼，正在客车的拓荒进程中，电池包体系仍然通过实物的测试评判，为了避免侧翻中电池包零落､侵入搭客舱､变形过大而惹起电解液流露，厉重观察电池支架和安粉饰是否维系肯定的组织强度功能｡由于正在侧翻进程中，厉重是上部组织与地面的碰撞接触，以是安置正在中地板乘员座椅下部的电池未受到碰撞抨击；固然客车骨架的后部变形较大，但后舱座椅下部的电池安置的处所贴近乘员舱的中心区域，正在侧翻中也未受到过大的碰撞抨击｡前舱驾驶员后部的电池包安置过高，且因骨架组织强度不足，电池包和骨架侧围爆发了碰撞接触，电池箱框架爆发了较大的变形，影响了电池的安详功能；电池箱装配支架变形较小，最大应变率为1.72 % ，小于20 % 的限值。

通过表率工况下对车身骨架的应力和变形解析可知，整体车身骨架最危害部位厉重是正在底架和侧围，最大应力横跨原料的征服极限，且变形较大｡对客车侧翻碰撞解析时，对乘员活命空间和电池装配框架的的功能评估，浮现根底车侧围立柱功能较弱，难以秉承侧翻中的碰撞力｡后电池组部位短缺驾驭传力机构，变成后部的侵入量较大｡后部顶盖个人对立柱顶部的维持效力也较弱｡由此，本文采用了原料优化和尺寸优化两种优化法子相连结，对整车车架影响较大的组织举办优化安排。

连结车身骨架静动态功能及侧翻碰撞功能解析，厉重采用添补侧围厚度，采用410 L 原料来擢升顶盖和后尾，从而屈服侧翻中的侧面抨击力；并正在后尾添补传力框架，进而将侧面抨击力有用传达到对侧｡全部优化计划睹图12 ､表4。

经由组织优化安排，优化计划利用的车身餍足安排央浼，弯曲和弯扭组合工况最大应力消浸约18.7 % ，但其他工况有所添补，如图13所示｡餍足原料的征服极限，不会使原料爆发捣鬼，应力漫衍展现匀称化，应力会合景色有较清楚的改进，各危害工况下车身骨架的变形取得进步｡优化前后的应力及变形结果，睹表5 ｡看待优化前后的低阶自正在模态频率和振型转化不大，优化结果餍足安排央浼｡

优化后，根据图10丈量遍地所活命空间距侧围骨架的间隔，睹表6 ｡可睹骨架间隔乘员活命空间最大间隔为256 mm，尾部最大侵A量减小390 mm。客车侧翻功能取得改进，乘员活命空间未爆发餐入，且骨组织强度擢升，骨架虽爆发了肯定的变形，但电池包和骨架侧围未爆发直接碰撞接触，电池的安详功能未受影响｡侧翻进程中，电池箱装配支架变形，最大应变率为0.038% ，小于优化前1.72 % ，也低于20% 的限值，电池支架的安详强度足够｡优化计划进步了客车车身骨架组织的侧翻碰撞安详性｡

本文对电动客车车身组织举办了有限元修模，并对客车车身组织举办刚度､强度及低阶模态解析，根据囯家程序扶植了客车侧翻试验平台有限元模子，进而举办客车侧翻碰撞安详性解析，获取客车的组织归纳功能水准｡采用原料优化和尺寸优化相连结的法子对强度和侧翻功能举办了归纳组织优化及验证，取得如下结论:

1) 车身骨架具体强度水准较高，正在弯曲和弯扭两种表率工况下的应力值横跨了零件征服强度｡经由组织优化，车身组织餍足安排央浼，弯曲和弯扭组合工况最大应力消浸，但其他工况应力水准均有所擢升，且低阶模态频率和振型转化不大｡

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