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承載式大客車車身骨架幾乎承受著客車的所有動、靜態(tài)載荷，結構設計對于整車的性能起著舉足輕重的作用。在確保車體強度、剛度的前提下，減輕車身骨架的質量，可以減少鋼材用量，降低制造成本，提高汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性。
客車車身骨架是由薄壁桿件構成的復雜的空間高次超靜定結構，其受力情況比較復雜，結構分析的難度較大。在設計初期，僅靠經(jīng)驗和類比進行設計，缺乏建立在力學特性(強度、剛度)分析基礎上的科學依據(jù)，往往使設計偏向于保守，材料得不到充分利用，汽車自身質量過大，成本過高。在車身結構強度出現(xiàn)問題時，采用“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”的方式，不斷地對使用過程中出現(xiàn)強度不足的部位進行補強，結果導致質量越來越大。此外，由于骨架結構是高次超靜定結構，有著牽一發(fā)而動全身的結構特點，在質量不斷增加的同時，結構強度并不能達到期望值。客車骨架結構的科學合理的設計問題，結構的輕量化問題已經(jīng)越來越受到生產(chǎn)廠家的重視，國內在該領域做過一些骨架結構強度分析的相關研究。
用有限元分析方法對承載式車身骨架的強度進行了理論分析，探討了骨架各主要承載部位的受力特性，提出了針對矩形管薄壁截面梁幾何參數(shù)設計的改進方案，并實現(xiàn)了原結構分析、改進方案的提出和論證、新樣車的試制及改進前后客車的靜態(tài)測試和試驗場的道路強化試驗的整個過程，驗證了改進方案的可行性和可靠性。
客車車身上的一些非承載部件對骨架結構的變形和應力影響很小，而對問題的求解規(guī)模和準確性有著很大的影響，因此對模型進行如下簡化。
(1)省略非承載件對于某些為方便使用和輔助承載而設置的構件，由于其對整車的變形和應力分布影響較小，可忽略。
(2)主從節(jié)點原則對于位置較近的節(jié)點采用適當合并或“主從節(jié)點”的方式處理，避免實際計算中可能會導致的方程病態(tài)。
(3)蒙皮處理忽略應力蒙皮的加強作用。
(4)曲桿簡化為直桿把頂蓋橫梁、前風窗下橫梁等曲桿簡化成直桿。
研究的承載式客車骨架結構，基本上采用的是矩形管(或近似于矩形管的異形鋼管)，考慮到有限元模型的規(guī)模及骨架的實際受力情況，選用ANSYS提供的三維線性有限應變梁單元Beam188，該單元支持簡單的截面定義方式，有利于減少建模過程的工作量。對于車載設備，選用質量單元Mass21來模擬車載集中質量裝備(如：發(fā)動機、離合器等)。
結構的幾何模型是建立結構有限元模型的基礎。對于復雜的模型，目前普遍的做法有2種：(1)在CAD系統(tǒng)中建立幾何模型，通過公用數(shù)據(jù)交換文件、數(shù)據(jù)接口程序將幾何模型導入ANSYS中，利用其提供的幾何修復和拓撲修復工具進行適當?shù)匦薷暮螅M行網(wǎng)格劃分建立有限元模型；(2)根據(jù)實際需要，自己編制接口程序。由于通過前者導入的模型在后續(xù)的修改過程中有很多限制，給模型的修改工作帶來不便，采用第2種方法，即在Unigraphics中建立車身骨架的線框模型后，使用自行編制的接口程序生成命令流文件導入到ANSYS環(huán)境中。由于Unigraphics系統(tǒng)與ANSYS系統(tǒng)的容差不同，幾何模型中存在著線與線之間有部分未連接及交叉線之間不存在關鍵點的情況，為此，需要對模型中的部分沒有關鍵點的交叉線進行重疊，然后根據(jù)給定容差5mm，對所有直線的關鍵點進行合并操作，最后壓縮直線和關鍵點的編號。
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