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客車車身骨架是汽車所有總成的載體，骨架受力復雜，幾乎承受著客車的所有動靜態(tài)載荷，骨架結(jié)構(gòu)的好壞及載荷分配是否合理是汽車設計成功與否的關鍵之一。由于骨架結(jié)構(gòu)和受力的復雜性，以往僅采用簡化的力學模型對骨架進行靜態(tài)強度分析校核，分別采用彎曲和扭曲工況進行分析車身各零部件能否滿足各種惡劣工況的使用要求，從而找到車身薄弱環(huán)節(jié)為車身設計提供依據(jù)。但以上分析中建立的模型所采用的單元比較單一，不能完全反應車身骨架的實際情況。與全承載式結(jié)構(gòu)相比，半承載式骨架結(jié)構(gòu)由于采用了大量的沖壓板結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)變得更為復雜。建立車身有限元分析模型時應如實反映車身實際結(jié)構(gòu)的重要力學特性，保證較高的計算精度。有限元分析計算結(jié)果可信度的高低，直接受分析模型、載荷處理、約束條件和實際工程結(jié)構(gòu)力學特性符合程度的影響，若有失誤則會造成很大誤差，嚴重時將使計算、分析失敗。
客車車身上的一些非承載部件對骨架結(jié)構(gòu)的變形和應力分布影響很小，而對問題的求解規(guī)模和準確性有著很大的影響。因此需要對模型進行如下簡化：(1)省略非承載件，對于某些方便使用和輔助承載而設置的構(gòu)件(如扶手、制動踏板支架、儀表盤、支座、裙部等)，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：出于對結(jié)構(gòu)模型病態(tài)問題的考慮，對于位置較近的構(gòu)件結(jié)合點則采用適當合并或生從節(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：蒙皮對骨架剛度加強作用甚微，本研究忽略應力蒙皮的加強作用，(4)曲桿簡化為直桿：如可把頂蓋橫梁、前風窗下橫梁等曲桿可簡化成若干直桿。將車身結(jié)構(gòu)劃分為外圍(前后圍、左右側(cè)圍、頂蓋)、地板(司機地板、前中后地板)及底架(底架前段、底架中段、底架后段)3大總成。各零部件之間的連接裝配主要以點焊方式完成，外圍和底架則是采用特殊鍥型鋼板結(jié)構(gòu)和螺釘方式連接的。
考慮到車身骨架的實際結(jié)構(gòu)及受力情況，桿件結(jié)構(gòu)采用每個節(jié)點具有六個自由度的三維線性有限應變梁單元BEAMl88，沖壓板件采用4節(jié)點的SHELL63殼單元，模擬螺釘?shù)亩塘⒅捎肧OLID45單元。板梁組合結(jié)構(gòu)的處理按照相鄰線共點，相鄰面共線的要求，在板梁結(jié)合處，取梁中線和板中面的接觸點強制生成一個關鍵點。這樣骨架有限元模型在受力的時候會通過相關的點、線、面?zhèn)鬟f各種載荷。板單元的劃分需要指定一定的厚度。在建立幾何模型時在變厚度的地方做了割斷畫線處理，強制在變厚度的地方生成單獨的點和線，再生成線共點，面共線的面，最后用Shell63單元對加強板處做變厚度處理以模擬該處的實際厚度。這樣模擬的加強板厚度與實際的情況基本吻合。加強板的有限元模擬見圖用短立柱來模擬螺釘，用變截面梁來模擬鍥型鋼板結(jié)構(gòu)，相關實物結(jié)構(gòu)及建立的有限元模型見圖，網(wǎng)格劃分的質(zhì)量和優(yōu)劣將對計算成本和精度結(jié)果有相當大的影響。為了保證計算的準確性，在盡可能如實反映結(jié)構(gòu)主要力學特性的前提下，將車身總成及懸掛系統(tǒng)離散化為21246個薄殼單元、8個彈簧單元、7個質(zhì)量單元、620個剛性梁單元。單元總數(shù)為21881個，共劃分節(jié)點數(shù)為22285個。
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