客车粘接式侧围车窗对车身结构性能的影响研究

【摘要】在建立客车车身结构有限元模型时，通常要做很多简化处理，例如忽略车窗玻璃对客车车身结构的影响，只将玻璃的质量配重到车身上。这样建立的有限元模型不考虑车窗玻璃在车身结构中对刚度强度和侧翻安全性的影响，不但简化了建模过程，而且模型规模较小，缩短了计算时间，结果偏于保守，但同时忽略了车窗玻璃对客车车身结构轻量化的贡献。本文选取某客车粘接式侧围车窗作为研究对象，从客车侧围车窗简化模型的有限元仿真入手，分别研究客车车身结构刚度、强度分析和侧翻碰撞分析中侧围车窗简化模型的建模方法，进而将车窗简化模型应用到整车分析中，考察侧围车窗对车身结构整体性能的影响。在客车刚度、强度分析中，首先，提取侧围车窗的简化模型，研究粘接式车窗简化模型的建模方法。为了与整车模型统一，应用梁单元建立窗框模型和粘接剂模型，壳单元建立玻璃模型。其中，粘接剂的弹性模量和泊松比是未知参数，模拟粘接剂的梁单元截面尺寸也是未知的。本文首先对不粘贴玻璃的窗框试件，通过有限元模拟和试验，比较测试点的应力值，调整有限元模型，得到不粘贴玻璃的窗框简化模型试件的有限元模型。在试件上粘贴一块钢化玻璃，通过试验确定测试点的应力值，建立带有一块玻璃的车窗有限元模型，确定粘接剂的未知参数。最后，在试件上粘贴两块钢化玻璃，建立带有两块玻璃的窗框有限元模型，再次通过试验，验证模型的准确性，从而得到刚度、强度分析中简化模型的建模方法。随后，将建立的车窗有限元模型应用到整车分析中，比较无、有侧围车窗玻璃有限元模型的两种客车结构刚度、强度的区别。客车的侧翻碰撞是一个时间很短的动态过程，车窗玻璃的破坏形式有很多种，受力情况相当复杂，本文只研究钢化玻璃在冲击载荷下破坏的情况。钢化玻璃是脆性材料，在冲击载荷下的破坏很难观察，破坏应力也不容易通过试验获得。在以往对钢化玻璃在冲击载荷作用下的研究中，已经有学者证明了钢化玻璃的强度极限随着应变率的提高而增强。因此，本文将客车侧翻碰撞的动态分析研究转化成准静态研究，考察车窗玻璃在准静态载荷作用下的破坏情况。提取侧翻碰撞研究的侧围车窗简化模型，在窗框试件上粘贴钢化玻璃，玻璃的厚度以及粘接剂的粘接宽度和厚度都与实际客车上保持一致。在车窗简化模型的仿真分析中，窗框应用壳单元，粘接剂和玻璃应用实体单元建模，模型中的相关参数应用前文刚度、强度研究中得到的参数。在有限元模型中找到钢化玻璃破坏时应力最大点作为试验测试点，在试件上粘贴直角应变花，测得钢化玻璃在外载荷作用下的强度极限。最后，将建立的有限元模型代入到客车车身段的研究中。通过比较无、有侧围玻璃有限元模型的两种车身段模型中乘员空间的变形量以及主要杆件的变形能来考察侧围车窗对车身段侧翻性能的影响。研究结果发现，客车侧围车窗玻璃有限元模型的建立对客车的刚度、强度影响较大，对侧翻性能中乘员空间变形量影响较小，对窗立柱的变形能有一定影响，而对其他杆件影响不大。在客车刚度、强度分析中引入客车侧围车窗的有限元模型是很有必要的。在客车车身结构设计上，建立侧围车窗的有限元模型后，可以考虑减小相关杆件的尺寸或厚度，再考察整车的结构性能是否符合要求，这在客车车身结构的轻量化设计上有一定的意义。而客车侧围车窗有限元模型的建立对整车侧翻性能的影响则相对较小，在整车侧翻分析建模时，可以不考虑侧围车窗有限元模型的建立。
【作者】郭新宇；
【导师】那景新；
【作者基本信息】吉林大学，工业设计工程，2014，硕士
【关键词】粘接；客车车窗玻璃；有限元；试验；

【参考文献】
[1]林佳.类石墨相碳化氮的合成及其在乳腺癌肿瘤标记物检测中的应用[D].福建医科大学,药物分析学,2014,硕士.
[2]金韶靖.上海中心城区发展社区经济的初步思考[D].华东师范大学,区域经济学,2003,硕士.
[3]司庆宗.乳恒牙的微观结构与力学特征初步分析[D].兰州大学,口腔内科学,2013,硕士.
[4]泮海敏.SMS及其CA接口的设计与实现[D].浙江大学,2004.
[5]王井舟.高速低功耗闪存关键模块研究[D].复旦大学,集成电路工程,2012,硕士.
[6]郑惠芳.汉英财经新闻语篇中名词化的对比研究[D].长安大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[7]李秋实.天基平台轨迹优化与制导控制技术研究[D].哈尔滨工业大学,控制科学与工程,2014,硕士.
[8]张鹤丹.基于WiFi技术的井下人员定位系统研究[D].西安建筑科技大学,信息管理与信息系统,2013,硕士.
[9]夏巧.乙肝病毒携带者肝脏病理与中医证型、免疫指标相关性研究[D].广州中医药大学,中医内科学（专业学位）,2013,硕士.
[10]陈智敏.云制造环境下基于工作流的服务组合性能优化研究[D].华侨大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[11]吴锋.城镇化快速推进中的失地农民困境及保障政策研究[D].华中师范大学,行政管理,2014,硕士.
[12]高彤鼎,高祖民,刘兵.DVB-S传输系统中的视频动态测试[J].广播与电视技术.2004(04)
[13]杨影.大学生马克思主义信仰问题研究[D].东北石油大学,思想政治教育,2013,硕士.
[14]王丹.浅议电子政务下知识管理的核心问题——政务资源整合[J].电子政务,2005,13:63-67.
[15]樊人铢.金川集团生态管理模式应用研究[D].兰州理工大学,工商管理,2014,硕士.
[16]黄泽群.重力式挡土墙施工质量与运行状况的表征指标及快速检测技术研究[D].西南交通大学,交通运输工程,2014,硕士.
[17]陈丹华.Hom-李 2-代数[D].吉林大学,基础数学,2013,硕士.
[18]李仁府1,独孤明哲1,2,胡麟1,汉哲勋2.基于QPSO算法移动机器人轨迹规划与实验[J].控制与决策.
[19]朱仰辉.毛泽东为人民服务价值观研究[D].长春工业大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[20]赵鹏飞,罗勇悦,何东宁,彭政,杨其.乳液模板-自组装法制备石墨烯/聚苯乙烯导电复合材料[J].功能材料,2013,19:2888-2891.
[21]赵晶.侧脑室注射pLXSN-bcl-2 cDNA对局灶性脑缺血大鼠神经细胞凋亡、脑梗死体积及bcl-2/bax蛋白表达影响的动态研究[D].中国医科大学,神经病学,2004,硕士.
[22]郑海燕.旅游业对秦皇岛市经济发展贡献的实证研究[D].广西大学,2005.
[23]缪天琳.小花琉璃草多糖提取工艺优化及生物活性研究[D].佳木斯大学,生药学,2014,硕士.
[24]曹丽荣.企业战略性业绩评价研究——以某集团ABC院为例[D].广西大学,工商管理,2004,硕士.
[25]赵艳粉,杨洪耕.二维离散小波变换在电能质量检测数据压缩中的应用[J].电力系统自动化,2006,15:51-55.
[26]张哲伟.输尿管镜碎石失败的原因分析[D].浙江大学,外科学,2004,硕士.
[27]颜雪寅.公共化的建筑外部空间城市设计导则研究[D].北京建筑大学,建筑学,2013,硕士.
[28]孙鸢飞,张力才.高炉煤气滤袋除尘中喷水降温控制[J].冶金自动化,1992,01:20-22+63.
[29]王建柱.基于3S技术系统鼠害监测的基础研究[D].甘肃农业大学,草业科学,2003,硕士.
[30]林国兴.溶剂热法制备锂离子电池负极材料球形钛酸锂的结构及性能研究[D].南京航空航天大学,物理化学,2013,硕士.
[31]张经双.矿井预拌料混凝土微观结构和力学性能研究及应用[D].安徽理工大学,采矿工程,2014,博士.
[32]鞠光乾.Fe、Si和Cu杂质元素对Al-Zn-In阳极的电化学性能研究[D].大连海事大学,材料科学与工程,2013,硕士.
[33]唐伟尧.威海西港人工鱼礁区大型底栖藻类季节性变化[D].中国海洋大学,渔业（专业学位）,2014,硕士.
[34]黄湘.乌鲁木齐市城市绿地生态系统研究[D].新疆师范大学,自然地理学,2004,硕士.
[35]李春萍.某三级甲等医院高危妊娠孕产妇围生期服务需求的调查分析[D].青岛大学,护理学,2013,硕士.
[36]张慧芸.上市公司企业价值的实证研究[D].山东财经大学,会计学,2013,硕士.
[37]陈晓娣.网络版测量数据处理系统的研究与应用[D].西安科技大学,地图制图学与地理信息工程,2013,硕士.
[38]安丁.企业宣传片创作现状分析及策略研究[D].河北师范大学,现代教育技术,2014,硕士.
[39]王瑞花.湘江大跨度预应力连续梁桥的仿真计算和收缩徐变研究[D].北京交通大学,2008.
[40]张飞宇.网络迷群自我认同研究[D].大连理工大学,传播学,2013,硕士.
[41]熊璐歆,石钢,贾铭轩.浅析网购“七天无理由退货”新规实施中的若干问题[J].现代物业(中旬刊),2014,09:16-17.
[42]陆冬英.中国行政诉讼举证责任梳理[D].苏州大学,法学,2003,硕士.
[43]邓浩.外源因素对红松查尔酮合成酶基因表达和多酚含量的影响[D].哈尔滨工业大学,食品科学与工程,2014,硕士.
[44]闫浩.高陡边坡变形治理措施及其工程造价分析[D].北方工业大学,岩土工程,2013,硕士.
[45]刘士丰.黑龙江省某镇净水厂设计[D].吉林大学,环境工程,2013,硕士.
[46]张宁.HIV/AIDS肺脾气虚证的转录组学研究[D].河南中医学院,中医临床基础,2012,硕士.
[47]沈益青.基于改进的匹配追踪算法的信号稀疏分解[D].浙江大学,2013.
[48]林国新,田业,钱未未.数据仓库中异构数据的资源整合及挖掘[J].电力信息化,2004,09:46-49.
[49]蔡亚军.高新联合收割机推广应用的实践与探索[J].中国农机化.2006(05)
[50]姜伟思.阜新恒盛国际基础大体积混凝土温度场实测与分析[D].辽宁工程技术大学,建筑与土木工程,2012,硕士.