高云凯 田林雳 汪 翼 徐宸原

（1.同济大学；2.山东大学）

1 前言

车身开口变形过大会影响车身密封性，导致漏水等现象，严重时可能出现挡风玻璃扭碎或车门卡死等现象，所以在进行车身结构设计时要满足实际使用工况对车身开口变形量的要求。

本文利用MSC.Nastran软件求解得到了某大型客车的结构性能参数，发现其门窗对角线变形量偏大，扭转刚度偏小，有必要进行结构优化设计。基于灵敏度分析筛选出部分梁截面尺寸作为优化设计变量，约束门窗对角线变形量和单元应力，以轻量化为目标，采用MSC.Nastran优化模块对门窗口变形进行了优化，根据优化结果修改结构并进行了验证。

2 有限元分析

2.1 有限元模型

客车车身有限元建模时，车身骨架采用梁单元模拟，而车身骨架间焊接板件、车身加强板及地板搁栅等板件采用板壳单元模拟，异形钢管之间的焊接用RBE2模拟。

有限元模型采用基本单元尺寸为50 mm的BAR单元，骨架间焊接板离散化时采用基本单元尺寸为50 mm的SHELL单元，材料都为钢，密度为7.85×10－9mm3/t，弹性模量为 210 GPa，泊松比为 0.3。模型中的节点总数、单元总数和RBE2单元数分别为19441、21451和2787。用于模态分析的车身骨架梁单元模型如图1所示。

2.2 模态分析结果

在空载模型基础上，不加任何约束与载荷，用Block Lanczos方法分析车身骨架梁模型的自由－自由模态。用Nastran软件求解，采用模态法提取0～60 Hz内的结构模态结果如表1所列。

表1 车身骨架结构模态结果

参考有关文献，12m大型客车车身骨架的低阶弹性模态可归纳为[3，4]：1阶扭转模态频率范围在8～10 Hz之间，1阶弯曲模态频率范围在11～20 Hz之间。……