1、在江蘇省十五科技攻關項目和國家自然科學基金項目支持下，本文以依維柯A40新客車開發(fā)為結合對象，系統(tǒng)地研究了整車車身結構有限元建模、基于模態(tài)試驗的動力學模型修正、車身結構動靜態(tài)分析及優(yōu)化、車身結構與車內聲場的聲固耦合分析、車身蒙皮結構的表面阻尼處理有限元建模及聲輻射預測等客車車身結構設計動力學、聲學CAE關鍵技術，論文的主要內容和創(chuàng)新點包括： 1.基于對車身結構點焊、縫焊、鉚接等聯(lián)接方式的研究，建立了一個能夠準確模擬車身結構動力學

2、性能、計算規(guī)?？刂圃谟嬎銠C可接受范圍、并兼顧建模效率的以殼單元為主的依維柯A40新客車白車身詳細有限元模型，該模型包含有10萬多單元、60多萬自由度和885組實常數(shù)。通過對車身典型點焊結構和零部件的模態(tài)試驗，修正模型結合面特性參數(shù)，提高了整車建模的準確性。 2.設計并成功進行了依維柯A40新客車白車身模態(tài)試驗，獲得了其動力學特性?；诰€性廣義特征值問題的矩陣攝動重分析，指出了對結構攝動修改的最靈敏位置。以試驗結果為依據(jù)修正了白車

3、身有限元模型，修正后模型前3階固有頻率的理論計算與試驗值之間誤差平均值小于3％，振型精確相符，保證了所建有限元模型與車身實際結構動力學特性相符。 3.由試驗研究和有限元分析結果，指出了車身初始設計時存在的問題，提出了相應的改進措施，并進行了結構改進后的白車身模態(tài)試驗，結果表明白車身前幾階固有頻率均得到明顯地提高，即改善了其動力學性能。 4.在白車身模型上附加乘員、座椅、行李、油箱、空調、玻璃、發(fā)動機等載荷后，模擬仿真了客

4、車在靜態(tài)彎曲及彎扭組合工況下的響應，獲得了相應的應力和變形；完成了客車在通過正弦波形路面時的車身時域瞬態(tài)響應模擬分析，獲得了車身上任一點任一時刻應力和變形的時間歷程。對車身局部應力集中區(qū)，進行了動態(tài)應力測試試驗，測量結果與有限元分析結果基本吻合，為進一步改進車身結構、克服薄弱環(huán)節(jié)提供了理論依據(jù)。 5.提出了動、靜態(tài)靈敏度分析的子結構法，根據(jù)靈敏度分析結果找出對目標函數(shù)影響較大的參數(shù)作為優(yōu)化設計變量，利用ANSYS的優(yōu)化功能，通過

5、APDL參數(shù)化設計實現(xiàn)了10萬多單元和近60多萬個自由度、885組實常數(shù)、309個設計變量的白車身動、靜態(tài)優(yōu)化設計，提高了分析效率，節(jié)約約50％的計算時間，為大型結構動、靜態(tài)靈敏度分析及優(yōu)化找到了一種高效并切實可行的分析方法。 6.建立了較詳細的輕型客車車內聲空腔及車身結構聲場耦合的有限元模型，進行了模態(tài)和諧響應分析，描繪出了依維柯A40新客車車內空腔的聲學特性；掌握了其車身結構聲場耦合情況；對車輛靜止時發(fā)動機激勵下車內低頻噪聲

6、進行了預測，預測結果與實際測量結果能較好地吻合，說明所建模型是正確的，分析思路是可行的。為實現(xiàn)輕型客車車內低頻噪聲的有效預測進行了有益的探索。根據(jù)車內噪聲測量及分析結果，提出了減振降噪措施，有效降低了車內噪聲，使此車型車內噪聲水平在國內同檔次車型上處于領先水平。 7.提出了車身蒙皮結構的表面阻尼處理減振降噪方案，采用整體劃分單元法建立了自由阻尼和約束阻尼處理薄殼和殼梁組合結構的有限元模型，導出了單元的剛度和質量矩陣，并用變形能法

7、估計出結構敷設了阻尼層之后的模態(tài)損耗因子。 提出了表面阻尼處理板殼結構聲輻射分析的微元算法。算例表明，用此方法分析表面阻尼處理結構的聲輻射是可行的，為表面阻尼處理板殼結構的聲輻射預測問題提供了有效的解決方法。 基于聲結構耦合理論，對輕型客車內蒙皮局部表面阻尼處理前后的腔內噪聲對比分析，量化表面阻尼處理的減振降噪效果，為車身蒙皮表面阻尼處理結構設計提供理論支持。 論文的研究工作，有力地支持了依維柯A40新客車車身的