周美施，张铁柱，尹怀仙，张洪信，赵清海

(青岛大学 机电工程学院，山东 青岛 266071)

0 引言

车身轻量化，结构必须满足强度、刚度和疲劳寿命等要求[1-2]。骨架结构轻量化主要有3条途径：1) 车身结构优化，利用刚度更高的结构和合理选择板件厚度减轻骨架质量；2) 采用轻质材料替换传统低强度钢；3) 更新骨架零件的制造和连接工艺。客车骨架的轻量化主要利用有限元方法优化车身结构[3]。对已设计完成的车身结构，其结构优化主要为改变横纵梁截面厚度，进行尺寸优化。利用有限元方法对客车车身骨架结构轻量化设计已有诸多研究成果[4-11]。但目前客车骨架结构轻量化主要针对危险工况进行优化，实际上客车行驶过程中危险工况出现的概率较低，考虑危险工况的轻量化分析是不符合实际情况的，应考虑各个工况在客车行驶过程中所占的比例对客车骨架进行全工况下的轻量化分析。

提出基于全工况等寿命设计优化客车骨架的方法，以某款客车骨架为例，分别进行了基于危险工况强度优化和基于全工况等寿命设计优化，并对优化结果进行比较，验证了基于全工况等寿命骨架设计优化方法的可靠性。

1 基于危险工况强度优化

1.1 骨架有限元模型的建立与分析

以某款城市客车骨架为例进行研究。该客车骨架长为10.5 m、宽为2.5 m 、高为2.75 m，主要由宽为0.08 m、高为0.22 m且厚度不等的槽型钢以及不同型号的方形钢管焊接而成。为保证后续网格的划分效果，在建模时略去不重要的细微结构。……