基于模块分组与重构的客车车身尺寸优化设计分析

朱铭

摘 要：客车车身尺寸优化，是程序具体操作与管理的主要方式。为此，本文结合常规客车车身尺寸模块分组与重构的相关理论，着重通过结构划分、灵敏度评估等方面，探索客车车身尺寸优化实践要点，以达到明晰实践条件，促进国内汽车生产技术手段不断革新的目的。

关键词：模块分组与重构 客车车身 尺寸优化

1 引言

客车骨架结构的调整，不仅可以降低客车运行中的压力，还可以降低客车行驶过程中的资源损耗，它是汽车结构体系在日常应用过程中不断进行优化的具体方法。为了将客车结构优化调整特征很好的体现出来，就需要在汽车技术开发过程中不断的进行结构的对应调节。

2 客车车身尺寸模块分组与重构

关于客车车身的探究，一般采取建模模拟、骨架基本性能评估法寻求问题产生的因素，再对应给予优化方法，本次进行内容系统化探索时，也是按照这一思路进行。

2.1 仿真模型构建与性能研究

按照普通客车车身结构，在模型内建设抽取中面、几何清理、网络划分、部件连接、单元质量分析五个部分[1]。同时，采用RBE2单元模式，将各个模型体进行建设，从而形成四面体和三角形结构。

客车车身骨架部分的分析，主要包括自由模型形态、弯曲刚度、扭转刚度、以及车身骨架日常应用期间的典型工况四部分，其中车身骨架日常应用期间的典型工况包括左右弯折、骨架制动等内容。

2.2 客车车身模块分组与重构

模块分组与重构分析时，应结合客车车身骨架的基本体系，将相关分析要点进行综合整理：

2.2.1 依据方钢结构进行划分

客车车身骨结构中，方钢是其中最主要的支撑框架，如果方钢结构应用时，在材质、同截面厚度、以及结构体系的对称性、承载能力等方面均处于相似状态，说明此时客车车身骨架的结构稳定性较高。反之，说明客车车身骨架体系结构部分的稳定性相对较低，后续实行方钢结构调控与操作的效果作不佳。但从模拟仿真的反馈而言，当前客车车身骨架中80%为四面体，20%为三角形[2]。相比之下，四面体的稳定性要远不如三角形的稳定性高，为此，如果单纯依靠方钢结构作为客车车身骨架的支撑，客车运行期间的平稳度自然要相对较低。

2.2.2 车身结构灵敏度分析

客车车身骨架结构的尺寸优化设计要点的探索，也可以通过模块方钢的界面壁厚度、方钢结构的弯曲刚度、扭转弯度、以及方钢质量方面条件进行分析。

从客车车身骨架尺的仿真结构分析而言，当车身方钢界面的厚度增加时，车身骨架部分的灵敏度就会出现明显的下降趋势，但此时方钢骨架结构的弯度刚度却明显提升，扭转弯度的支撑强度也会明显提升。同时，当客车车身骨架部分质量产生变化，模块结构部分的密度等因素控制不到位时，方钢框架扭转弯度、刚度等都会出现弱化的趋势，但此时与方钢框架内壁的厚度之间关联不大。

2.2.3 方钢模块密度的分析

方钢作为客车车身结构的主要支撑体系，其结构实际运行与操作期间，如果模块部分骨架的密度控制得当，模块各个部分的方钢在车身整体运动状态下，产生位移的可能性就会大大降低。同时，仿真分析过程中发现，分析条件与弯钢之间的位移方向变化之间也有着一定的相似之处。当轴运转方向与扭转条件之间不相对应，客车车身进行空间调整后，材料密度分析部分变频条件也将随之发生改变。

3 基于模块分组与重构的客车车身尺寸优化设计要点

3.1 方钢结构环节调节

客车车身骨架尺寸部分的优化调节，是为了进一步减小汽车运行过程中的冲击力，保障客车运行期间的稳定程度，但若直接从客车车身骨架方钢结构部分进行调节，极易出现尺寸缩减，但汽车稳定性较低的状况。为此，在模块分组与重构具体工作安排时，就应该着重通过结构优化等方式，实现稳定性和骨架结构部分的对应化调节[3]。

比如，以上述客车车身骨架仿真虚拟模型为例，将具体的实践要点归纳如下：（1）将客车车身骨架中车头与车身部分分开重组;（2）车头部分保留主方钢四面体框架，剩余非核心部分采取間隔压缩法，从尺寸上进行缩减。同时，间隔性缩减方式的调整，主要是将四面体转变为三角形，因而，客车车身骨架调节后的稳定性将不会产生较大的负面变化。（3）车身部分进行调节时，可借鉴车头部分方钢?的压缩方式，实行各项客车操控因素的对应式调节。但车身部分与车头部分主要区别在于，后者重组时分析的重力强度就是后续应用时的强度，而前者需要在后续应用时又一个重力承载方面的相应调节。为此，车身部分的尺寸调节与规制，在于做好结构承载体系部分的优化调配。即，它是一个可变动的数据空间。

客车车身骨架部分承载能力的详细分析与最优化调节，首先是要考虑客车车身骨架变化产生的承载结构稳定性的分析。其次是从客车车身骨架的基础调控的重力承载压力可变动空间方面进行探究，两种因素缺一不可。

3.2 车身灵敏度调节优化

客车车身骨架尺寸优化之时，结合模块分组与重构的理论进行梳理分析，可从车身骨架结构设计与分析的角度上寻求探索的要点。

其一，客车车身部分内部厚度越高，整体结构就越显得笨重，实际操作时的灵敏度就会大大降低。为适应当前客车车身骨架尺寸优化的需要，针对框架体系进行调节时，可将客车车身骨架部分的内壁厚度控制在最小变化范围之内。比如，本次仿真分析发现，普通客车车身骨架的内壁厚度在3-5mm之间，客车车身骨架部分结构的重力承载能力即可达到最佳。此时客车车身骨架不仅满足了车身整体承载能力好的优势，更能够保障客车车身骨架的灵敏度。

其二，客车车身部分设计灵敏度调节期间，也可依据弯折度、扭转弯度等方面，对客车车身结构的灵活程度进行相应判断。比如，客车车身骨架结构调节期间，为避免模块分组与重构部分车身尺寸变化对其结构造成的影响，实际操作过程中，可通过弯折度、扭转弯度的分析，对客车车身骨架的尺寸进行优化，继而达到各项因素有序化调节的效果。同时，依据当前仿真实验分析的基本情况来说，当车身部分设计满足刚度与扭转度的乘积≥1时，说明此时客车车身骨架部分的刚度信息变化已经达到了最优状态;当刚度与扭转度的乘积<1时，说明当前客车车身部分的灵敏度就会大大降低，进而也就出现了敏感度与其基本结构不相适应问题。为此，借助模块分组与重构的基本理论，对客车车身部分框架结构逐步进行优化的过程，也就实现了结构控制与操控模式相互协调的状态了。

3.3 密度因素的调控

客车车身尺寸灵活设计，在于结合基础结构进行密度要部分的对应调节，尽量减少汽车车身优化期间，密度因素对车身的灵活程度产生负面干扰。

其一，依据骨架质量分析法，分别将客车车身部分的骨架定为未知数，并将其放置在密度、模块等效、以及方向轴位移分析结构之内，依据质量参数的变化趋势，确定方向轴位移的最大值，并对应确定方钢框架扭转的频率。当两者之间的数据差异控制到最低时，说明此时客车车身框架部分的优化调控效果最佳。

其二，客车车身密度因素调节时，关于骨架日常应用期间的典型工况的调节，也是车身密度控制中不可忽视的内容。一方面左右弯折调节时，客车车身部分框架密度也将发生变化，此时客车部分的密度调节效果就可以达到最佳;另一方面，客车车身骨架制动部分的灵活度分析，也是客车操控过程中不可缺少的一部分。骨架结构得以灵活式调节，与客车骨架尺寸调控不当之间产生了诸多相似之处。当骨架结构相应发生改变时，客车车身为了降低骨架短小而造成的坍塌情况，自然是要通过现有框架重力调节的方式进行调整，但随着现有骨架部分所拥有的稳定度逐步减弱，想要避免结构坍塌，就需要一个结构进行辅助。在模块分组与重构因素分析期间，客车因素要点的对应调整与优化安排时，若能够在前期就针对材料质量密度层面的问题给予对应调节，则后续出现左右弯折、骨架结构制动体系局部坍塌的问题就会大大减少，从而也就出现了制动组织体系运行操控灵活程度增加，稳定性适当调节的效果了。

3.4 其他模块调节法

除了以上提到的针对客车结构操控管理的基本情况进行相应调节，还可以通过局部操控与管理的方法解决问题。即，为确保模块分组与重构的客车车身尺寸优化效果达到最佳，后续进行模块分组调节时，也需要有序进行分组因素的对应调控与最优化安排。比如，常见的局部边缘调节法。某客车车身部分局部区域产生了严重的磨损、亦或者是局部發生位移，则后续进行多重因素调节时，可以结合项目操控的基本结构，进行边缘因素对应调节，这也是基于模块分组与重构的客车车身尺寸优化形式。

4 结论

综上所述，基于模块分组与重构的客车车身尺寸优化设计分析，是当代汽车加工与生产手段实践中优化的理论归纳。在此基础上，本文通过方钢结构环节调节、车身灵敏度调节优化、密度因素的调控、其他模块调节法等方面，明确基于模块分组与重构的客车车身尺寸优化形式。因此，文章研究结果，将为国内汽车生产技术提供新思路。

参考文献：

[1]王文甲.基于模块分组与重构的客车车身尺寸优化设计[J].客车技术与研究，2020，42（02）：23-25+44.

[2]范体强，周松，高翔，等.电动客车结构强度和安全性能优化分析[C]. 中国汽车工程学会.中国汽车工程学会：中国汽车工程学会，2019：229-234.

[3]王晶.某纯电动客车骨架结构有限元仿真分析及优化设计[D].吉林大学，2018.