轿车白车身扭转刚度的有限元建模与实验分析_张林涛

白车身弯曲刚度分析规范

1、范围 本标准规定了乘用车弯曲刚度分析的要求； 本标准适用于本公司乘用车白车身弯曲刚度分析。 2、输入条件 2.1 BIW 几何模型 数据要求如下： 1）模型完整，数据无明显的穿透或干涉； 2）各个零件的厚度齐全； 3）几何焊点数据齐全； 4）各个零件的明细表完整齐全。 2.2 BIW有限元模型 1）各个零件网格模型完整，数据中无穿透； 2）焊点数据齐全； 3）各个零件厚度数据齐全； 4）各个零件材料数据齐全。 3、输出物 BIW刚度分析输出物为PDF文档格式的分析报告，正对不同车型统一命名为《XX车型BIW 刚度CAE分析报告》 4、分析方法 4.1 分析模型 分析模型包括BIW有限元模型，钣金件均采用壳单元模拟，点焊采用CWELD单元模拟，线焊和螺栓连接采用RBE2模拟，减震胶采用SOLID模拟。 4.2分析模型建立 建立有限元模型，应符合以下要求： 1）BIW网格质量符合求解器要求； 2）BIW材料须与明细表规定的明细表相对应； 3）BIW的厚度须与明细表规定的厚度相对应； 4）焊点几何坐标须与3D焊点坐标一致，焊点连接的层数须明确，点焊采用CWELD模拟，线焊和螺栓采用RBE2模拟，减震胶采用SOLID模拟。 4.3刚度分析 1）定义刚度分析约束条件 2）定义防毒分析求解工况 3）定义刚度分析载荷条件 4）求解器设置 4.4分析工况 约束条件：在前后悬架与车身连接处，约束XYZ移动自由度； 载荷条件：在前排左右座椅质心处各施加1000N的吹响李，后排座椅质心处施加2000N的垂向力。

5分析数据处理 5.1在车身纵梁下部和门槛梁下部分布了一系列考核点，通过考核点的X坐标值和Z向变形量绘制弯曲刚度曲线。 5.2绘制白车身弯曲刚度变形曲线 5.3刚度计算 刚度计算公式k=F/δ（F为加载力，δ为位移）。

大客车车身结构强度及刚度分析

xx彩霞xx 近年来，随着城市公共交通的不断发展，在经济发达、城市化水平高的大型及特大型城市对大型城市公交客车提出了更高的要求。对于国内的大客车而言，道路行驶条件较为严峻，通常为B级或C级路面。客车在高低不平、崎岖起伏的道路上行驶时，整个车身骨架会产生成为车架强度主要问题的反复约束扭转应力。因大客车车身是由空间骨架、抗弯薄板、壳体和应力蒙皮等构成的空间高次超静定结构。各杆件结构形状各异，而且杆件之间的连接也是多种多样，骨架受力情况比较复杂，难以用经典的理论方法进行研究。 本文运用有限元方法和电测量技术对某白车身结构进行了研究，并对构件的形状、布置以及板材厚度等影响进行了分析，通过反复模拟计算，设计出满足车身刚度和强度等性能要求的轻量化结构。 1模型的建立 1.1车身骨架模型 (1)整体坐标系的建立，以通过前轴中心线的垂直平面与客车纵向对称面的交线与车架上平面的交点为坐标原点；以客车前进的反方向为X轴的正方向；以从原 点垂直向上的直线为Z轴的正方向；由右手定则确定Y轴。 (2)本文应用ANSY&S序及车身结构模型化方面成功的经验，选取某半承载框 架式结构的大客车为研究对象，该车整个骨架由矩形钢管以及钢板冲压件 通过焊接而成。建立模型时取各构件之间的连接点、集中载荷的作用点作为有限元计算模型的节点。根据模型的简化原则，样车车身骨架被划分为1281个长 度不等，截面形状各异的单元和783个节点，见图1。 1.2车身有限元计算时载荷的处理 (1)对于车身骨架的白重，在软件前处理程序中输入骨架材料密度和重力加速度，程序便根据所输入的单元截面形状、实常数白动将单元载荷因子的信息计入总载荷，进行计算。

国外车身静态抗扭刚度评测

数据来源是国外媒体给出的静态抗扭刚度评测 欧洲很多车都有，可惜日系的只有马自达一家有，韩国和国产的数据没有，不过记得千张还是文说过G6的是20000。。。 Alfa Romeo 159 31,400# Alfa Romeo Spider 11,200 to 13,000# (depending on the roof opened or closed) Aston Martin DB9 Convertible 15,500# Aston Martin DB9 Coupe 27,000# Audi A2 11,900# Audi A8 25,000# Audi TT 10,000# (22Hz) Audi TT Coupe 19,000# Audi TT Coupe(2007) 28,500# Bentley Continental GTC Dyna. 30Hz (an incredible figure for a convertible) BMW 7 series 35,000# BMW E36 Touring 10,900# BMW E36 Z3 5,600# BMW E46 Convertible 10,500# BMW E46 Coupe (w/folding seats) 12,500# BMW E46 Sedan (w/folding seats) 13,000# BMW E46 Sedan (w/o folding seats) 18,000# BMW E46 Wagon (w/folding seats) 14,000# BMW E90 25% higher than E46 BMW New X5 27,000# (Mixed Material Concept) BMW X5 23,500# BMW Z4 14,500# (Dyna. 21Hz) BMW Z4M Coupe 32,000# (all contributed by the fixed metal roof) BMW Z4M Roadster 16,000# Chevrolet Cobalt Dyna. 28 Hz Chrysler Crossfire 2007 20,140# (exceptionally) Chrysler Durango 6,800# Chrysler LX sedan 17,897# Chrysler Sebring 2007 24,275# Current F1 cars 15,000 - 40,000# Dodge Neon 6,000# Dodge Viper Coupe 7,600# Ferrari 355 10,035# (bending: 727 kg/mm) Ferrari 360 14,445# (bending: 1,032 kg/mm) Ferrari 360 Modena ~21,680 - 23,000# Ferrari 360 Modena Spider ~13,008 - 13,800# Ferrari 360 Spider 8,500# Ferrari 430 17,334# Ferrari 430 ~26,016 - 27,600#

乘用车悬架安装点静刚度分析规范

Q/JLY J711 -2008 乘用车悬架安装点静刚度CAE分析规范 编制： 校对： 审核： 审定： 标准化： 批准： 浙江吉利汽车研究院有限公司

二〇〇八年九月

前言 为了给新车型开发提供设计依据，指导新车设计，评估新车结构性能，结合本企业实际情况，制定本标准。 本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。 本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司综合技术部负责起草。 本规范主要起草人：汤志鸿。 本规范于2008年9月15日发布并实施。

1 范围 本标准规定了乘用车悬架安装点静刚度CAE分析的软硬件设施、输入条件、输出物、分析方法、分析数据处理及分析报告。 本标准适用于乘用车悬架安装点静刚度CAE分析。 2 软硬件设施 乘用车悬架安装点静刚度CAE分析，主要包括以下设施： a)软件设施：主要用于求解的软件，采用MSC/NASTRAN； b)硬件设施：高性能计算机。 3 输入条件 3.1 白车身3D几何模型 乘用车悬架安装点静刚度CAE分析的白车身3D几何模型，数据要求如下： a)白车身各个零件的厚度或厚度线； b)白车身几何焊点数据； c)3D CAD数据中无明显的穿透或干涉； d)白车身各个零件的明细表。 3.2 白车身有限元模型 乘用车悬架安装点静刚度分析的输入条件主要指白车身的有限元模型，一个完整的白车身有限元模型中含内容如下： a)白车身各个零件的网格数据； b)白车身焊点数据； c)各个零件的材料数据； d)各个零件的厚度数据。 4 输出物 乘用车悬架安装点静刚度分析的输出物为PDF文档格式的分析报告，针对不同的车型统一命名为《车型悬架安装点静刚度分析报告》（“车型”用具体车型代号替代如：车型为GC-1，则分析报告命名为《GC-1悬架安装点静刚度分析报告》），报告内容的按7规定的内容编制。

车身刚度小知识(附POLO车身数据)

1楼 打印 字体大小:tT 发表于2008-5-26 14:00| 只看该作者 车身刚度小知识(附POLO车身数据) T ags: 车身, 刚度, POLO, 车身数据 【管理员提示】为方便广大会员朋友学习讨论，代替楼主把附件内容贴出来了！如果有什么影响，先向楼主道个歉！8 I7 H! P5 r0 S- H# [. T( B: N $ {& j7 U8 _. l0 D3 {0 L/ o 车身刚度有两种，静态刚度和动态刚度。 车身静态刚度一般包括弯曲刚度和扭转刚度两种。 车身的弯曲刚度可由车身前后的变形量来衡量，车身扭转刚度可由前后窗和侧框的对象线变化量、车身锁位及车身扭转角等指标来衡量。 在转弯时，主要考察车身的侧倾刚度。& j; q$ {7 G. Q4 Y. {* ]7 o% j/ ~7 C 如果有人感兴趣，我可以把上面的指标画个图。 动态刚度用车身模态频率来衡量。这个频率应该与载苛的激振频率相差较大才可以（共振的效应大家都知道吧？）% R: h1 R; C6 l+ w6 L+ k) d1 x 发动机的怠速的激振频率是可以计算的。, f* h& V; ?/ E$ K: v 例如，如果是四缸机，在怠速为n=750r/min时，怠速的激振频率为f=(750/60)*2 = 25Hz9 B& S. y% D7 m1 L 如果是六缸机，在怠速为n=700r/min时，怠速的激振频率为f=(750/60)*3 = 35Hz 如果是八缸机，在怠速为n=600r/min时，怠速的激振频率为f=(750/60)*4 = 40Hz 而车轮的不平衡激振是在1-30Hz之间。; w, p; X9 W! g: G0 k, A- Q: A 车身的一阶固有激振频率一般在20-35Hz之间。6 G/ P8 A, s) D 下面开始提供数据：. d1 M3 p {. b7 f# l8 V: ? POLO的车身 静态刚度：# S" H6 I( w- J 扭转：19000Nm/度/ G3 m- N9 j& Z$ w 其它：未知/ n7 S! D7 E) R, l% m0 I: o 动态刚度：44Hz% ^1 D5 f: m0 _2 b7 k; a* ^. W5 _; e 飞度的查不到，但是SAAB-93的是Epsilon构架的动态刚度是27Hz，而且通用称其“达到了多数豪华轿车的标准”（看来通用在白车身制造方面不是很强的嘛，可惜了SAAB-93了） 刚刚查到了中华，老中华的车身头部刚度37HZ，新中华增加到46HZ。但我不明白为什么这个试验还可以仅做头部和尾部的？应该是整体车身一起做才对。$ _& _; s' v2 z" u- Z' L$ F 其它车辆的车身刚度欢迎大家补充。 P.S.网上查资料比较难，大多数都是在说“比上一代提高了百分多之少”，这样的宣传用语不可信之，因为，如果从10Hz提高到13Hz，就是提高了30%，而从30Hz提高到40Hz，也提高了30%，有可比性么？9 F7 p7 u- q% A$ o 再P.S.现在的轿车都是承载式车身(连夏利都是),所以不用讨论车架了,有车架的车,刚度肯定高出许多.; d4

灵敏度分析的轿车白车身刚度

基于灵敏度分析的轿车白车身刚度改进研究 1 前言 轿车白车身刚度是现代轿车结构分析的重点关注部分，一方面，现代轿车大多采用承载式车身，研究表明这种结构的白车身刚度对整车刚度的贡献高达60%以上[1]；另一方面，白车身刚度也是评价车辆设计可靠性和整车安全性能等的重要指标。因此，轿车白车身刚度的研究对整车开发过程有着至关重要的意义。 国外许多学者对白车身刚度进行了大量的研究，如文献[1-3]中都针对有限元分析和灵敏度分析在结构设计和改进阶段的应用进行了系统而深入的研究。近年来，也有诸多国内学者对灵敏度分析在白车身结构优化方面的应用进行了研究，如高云凯等人基于车身的灵敏度分析，对灵敏部件的板厚修改，从而使白车身的强度和刚度性能得到显著提高[4]；刘显贵等人在刚度灵敏度分析的基础上，利用均匀设计法设计优化实验，对车身结构和刚度性能进行了优化[5]。但是，轿车白车身刚度的提升方法基本都还是以零件的厚度变化为主。 高刚度、轻量化成为当今汽车设计追求的指标[6]。显然，仅依靠增加零件厚度来提升白车身弯曲和扭转刚度是与此背道而驰的。而且，研究表明在车身的结构设计中，增加部件的厚度并不一定能够提高白车身的刚度[7]。为此，本文以灵敏度分析为基础，研究各零部件对白车身刚度的贡献量，以确定白车身骨架结构的薄弱环节，并对其结构进行改进，从而有效提升白车身刚度。 2 白车身刚度计算 2.1 有限元模型 本文选择合适的有限元单元类型，对某具体轿车白车身进行简化和数学离散，然后赋予车身结构合适的材料属性，从而建立其有限元模型。其中，分析模型单元数为473430个，包括四边形单元451627个，三角形单元21803个，焊点数为4085个；所赋予的材料属性：弹性模量E 为2.1×105MPa，泊松比μ为0.3，材料密度ρ为7.8×10-9T/mm3。轿车白车身有限元模型如图1所示。

轿车白车身模态和静刚度的试验和CAE

轿车白车身模态和静刚度的试验和ＣＡＥ 东南（福建）汽车工业有限公司研发中心蔡坚勇宋名洋 ［摘要］本文介绍利用ＡＩｔａｉｒ／ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件创建某紧凑型轿车白车身有限元模型，运用ＭＳＣ／Ｎａｓｔｒａｎ软件求解白车身结构的固有模态、静态弯曲刚度和扭转刚度。介绍相关试验方法，并把试验值和ＣＡＥ分析值进行比较。验证了ＣＡＥ分析模型的有效性，认为该车型车身具有较好的动态特性和静态扭转刚度。 ［关键词］白车身；模态；弯曲刚度；扭转刚度 当前，ＣＡＥ（计算机辅助工程分析）技术已经成熟，在国外大型汽车企业中得到了广泛应用，在我国一些大型汽车企业为了提升自主研发能力。已将ＣＡＥ技术应用到新车型研发中，且获得了良好的效果。本文分别利用试验方法和ＣＡＥ分析方法求解某紧凑型轿车白车身的模态、静态刚度值，并把试验值和ＣＡＥ分析值进行比较，验证了ＣＡＥ分析值的可靠性。 １白车身ＣＡＥ模型创建 该车轴距２５ｌＯｍｍ．前轮距ｌ４７２ｍｍ。后轮距１４６５ｍｍ。采用Ａｌｔａｉｒ／ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件创建白车身ＣＡＥ模型，钣金件用壳单元模拟，共有４４４０３１个，其中三三角形壳单元１４１２４个．占３．２％，单元尺寸５～１５ｍｍ，粘胶和焊点采用实体单元模拟，共５１９５个。烧焊和螺栓采用刚性单元模拟。单元质缱符合企业给定标准。为减少ＣＡＥ建模的工作耸．采用同一个白车身ＣＡＥ模型进行以上所有工况分析。材料属性南企业提供的参数设置，见表１。白车身ＣＡＥ模型如图ｌ所示。 表１材料参数 图１白车身ＣＡＥ模型 ２白车身模态试验和ＣＡＥ分析 模态分析技术源于２０世纪３０年代提出的将机电进行比拟的机械阻抗技术，是用于对机械系统、土建结构、桥梁等工程结构系统进行分析的现代化方法和手段川。模态试验是通过试验设备，采集激励点信号和测肇点的响应信号，经过软件分析处理后获得结构固有频率和相应振型。它可以验证和校核有限元模型的合理性，为后续进行静刚度或其它ＣＡＥ分析提供一个合理的有限元模型。ＣＡＥ分析是由计算机根据有限元方法，求解有限元模型的固有频率和相应振型。模态试验和ＣＡＥ分析方法具有相同的效果，二者相互辅助。２．１模态试验 车辆坐标系的定义：以车辆前进方向为ｘ轴负向，前进方向左侧为ｙ轴负向，竖直向上为ｚ轴正向。 为了使试验值和ＣＡＥ分析值能够进行对比，试验时白车身上布置的测量点和ＣＡＥ模型中的观察点应具有相同的位置。 测量点布置在车身主要承载件上，发动机舱部分均匀布置在左、右前纵梁，前横梁，前嗣上挡板上，乘员舱部分均匀分布在顶蓬前横梁，顶蓬左、右横梁，左、右前立柱。左、右中立柱．左、右后立柱，后门框，左、中、右地板纵梁，前、后地板横梁，顶蓬加强梁上。ｘ、ｙ、ｚ三个方向信号提取点数目各为１３０个。 试验时用四根柔软的橡皮绳将白车身悬挂在刚性的支架上。悬挂点位于前、后悬架与车身的连接点上。车身保持水平。这样．整个车身的约束状态接近于自由状态。本次试验布置两个激励点，分别位于臼车身前部的右纵梁和尾部的左纵梁上，激励信号为猝发随机信号。试验测餐分析系统如图２所示。 ２０１０年第１２期（总第４８期） １２１

白车身刚度简介

强度是抵抗塑性变形的能力,刚度是表示材料发生弹性变形的难易程度不同类型的刚度其表达式也是不同的，如截面刚度是指截面抵抗变形的能 力，表达式为材料弹性模量或剪切模量和相应的截面惯性矩或截面面积的乘积。 其中截面拉伸（压缩）刚度的表达式为材料弹性模量和截面面积的乘积；截面弯 曲刚度为材料弹性模量和截面惯性矩的乘积等等。 构件刚度是指构件抵抗变形的能力，其表达式为施加于构件上的作用所引 起的内力与其相应的构件变形的比值。其中构件抗弯刚度其表达式为施加在受弯 构件上的弯矩与其引起变形的曲率变化量的比值；构件抗剪刚度为施加在受剪构 件上的剪力与其引起变形的正交夹角变化量的比值。而结构侧移刚度则指结构抵抗侧向变形的能力，为施加于结构上的水平力与其引起的水平位移的比值等等。 当然，也可以将材料的弹性模量或变形模量理解为材料的刚度。 在白车身刚度建模对标分析中的应用 1 引言 现代轿车车身大多数采用全承载式结构，承载式车身几乎承载了轿车使用过程中 的所有载荷，主要包括扭转、弯曲等载荷，在这些载荷的作用下，轿车车身的刚度特性则尤显重要。车身刚度不合理，将直接影响轿车的可靠性、安全性、NVH 性能等关键性指标，白车身的弯曲刚度和扭转刚度分析是整车开发设计过程中必 不可少的环节。 本文通过和试验方案对比，提出了用于刚度分析的有限元模型前处理方法，通过将计算结果和试验结果对比，证明了前处理方法的合理性。 2 白车身结构刚度分析的前处理 2.1 白车身结构的有限元建模 根据企业内部标准，首先利用HyperMesh对白车身各部件进行网格划分，得到白车身的有限元模型，如图1所示。该模型主要由四节点和三节点的壳单元构成， 焊点采用ACM方式，部分结构涂胶采用胶粘单元模拟。该模型共有438145个节点，432051个单元。 图1 白车身结构有限元模型 2.2 边界条件与载荷的处理

白车身弯曲刚度分析报告

编号：QQ-PD-PK-066白车身弯曲刚度分析报告 项目名称：QQ458321486 编制：日期： 校对：日期： 审核：日期： 批准：日期： XX汽车有限公司 2013年03月

目录 1分析目的 (1) 2使用软件说明 (1) 3有限元模型建立 (1) 4白车身弯曲刚度分析边界条件 (1) 5分析结果 (3) 6结论 (10)

1分析目的 车身是轿车的关键总成，除了保证外形美观以外，汽车设计工程师们更注重车身结构的设计。车身应有足够的刚度，刚度不足，会导致车身局部区域出现大的变形，从而影响了车的正常使用。低的刚度必然伴随有低的固有频率，易发生结构共振和声响。 本报告以QQ白车身为分析对象，利用有限元法，对其进行了弯曲刚度分析。 2使用软件说明 本次分析采用Hypermesh作前处理，Altair optistruct求解。HyperMesh是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能；Altair Optistruct是一个综和隐式和显示求解器于一体的大规模有限元计算软件，几乎所有的线性和非线性问题都可以通过其进行求解。Altair Optistruct最强大的功能是其友好的CAO接口，通过Altair Optistruct可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的内存分配技术，具有很高的计算精度和效率。 3有限元模型建立 根据设计部门提供的白车身的工艺数模建立QQ的计算模型，对模型进行了有限元离散处理：白车身所有零部件都采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模拟，少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要；粘胶用实体单元模拟，焊点采用CWELD 和RBE2单元模拟。其中四边形单元469700个，三角形单元15543个，三角形单元比例3.4%。 QQ数模及有限元模型见下图： 图1QQ数模及有限元模型 4白车身弯曲刚度分析边界条件 对设计车QQ施加边界条件：在前悬架与车身连接处约束X、Y、Z移动自由度，三个子工况分别约束后悬架板簧前吊耳铰接处、两吊耳中间限位支架处、板簧后吊耳铰接处Y、Z移动自由度，与前悬架的约束组成整个白车身的约束；在每个子工况中，找到纵梁上位于前后约束X方向的中心位置，施加左右各4000N，共8000N的集中载荷。

整车-06_BIP车身前端扭转刚度分析规范V1.0版

BIP车身前端扭转刚度分析规范编号：LP-RD-RF-0006 文件密级：机密 BIP车身前端扭转刚度分析 规范V1.0 编制： 日期： 编制日期审核/会签日期批准日期

BIP车身前端扭转刚度分析规范 修订页 编制/修订原因说明：首次编制 原章节号现章节号修订内容说明备注 编制/修订部门/人 参加评审部门/人 修订记录： 版本号提出部门/人修订人审核人批准人实施日期备注

目录 1 简介 (2) 1.1分析背景和目的 (2) 1.2软硬件需求 (2) 软件 (2) 硬件 (2) 1.3分析数据参数需求 (2) 1.4分析的时间节点 (2) 2 模型前处理 (2) 2.1模型准备 (2) 2.2模型检查 (2) 2.3模型处理 (3) 2.4约束及载荷 (4) 3 有限元分析步骤 (4) 3.1 分析步设定 (4) 3.2 分析文件输出 (4) 4 分析结果处理及评价 (5) 4.1分析结果查看 (5) 4.2评价指标 (5) 5 附录 (5)

BIP车身前端扭转刚度分析规范 1 简介 1.1分析背景和目的 车身前端扭转刚度是评价汽车性能重要标准之一，也是车身在实际使用中经常遇到的工况。前端结构给安装在其上的动力总成、蓄电池、前端模块等汽车零部件系统提供可靠、稳定的支撑，避免出现过大的振动和噪声，同时满足长期使用耐久性能要求。 1.2软硬件需求 软件 前处理：Altair Hypermesh； 后处理：Altair Hyperview； 求解器：MSC Nastran 101； 硬件 前、后处理：HP或DELL工作站； 求解：HP服务器、HP或DELL工作站。 1.3分析数据参数需求 本流程内的白车身指带有前后保险杠横梁和前后风挡玻璃的车身金属骨架。如果车身侧围开有小窗，且小窗玻璃和车身用胶粘连，这部分窗玻璃也应包含在内。如果副车架与车身刚性连接（副车架与车身连接处没有胶套），或者有其它通过螺栓连接的用于提高车身刚度的零部件（如动力电池），也应包含在本流程定义的白车身概念内。 1.4分析的时间节点 本分析在车型项目开发TR2-TR4节点之间进行。 2 模型前处理 2.1模型准备 导入白车身有限元模型，前副车架模型，动力电池模型并通过RBE2进行连接。网格划分细则，请参阅《CAE分析共用模型建模指南》。 2.2模型检查 建立materials属性卡片，为各个组件赋上材料属性，详细检查确保模型正确，主要检查内容如

基于ANSYS的车身结构强度及刚度分析

南京工程学院 本科毕业设计（论文） 题目：基于ANSYS的车身结构强度及刚度 分析 专业：车辆工程（汽车技术） 班级：汽车技术091学号：215090105 学生姓名：周文军 指导教师：陈茹雯副教授 起迄日期：2013.2.25～2013.6.3 设计地点：车辆工程实验中心

Graduation Design (Thesis) Analysis on The Stiffness and Strength of Body Structure Based on ANSYS By ZHOU Wenjun Supervised by Associate Prof. CHEN Ruwen Nanjing Institute of Technology June, 2013

摘要 以有限元法为基础的车身结构分析已成为一种面向车身结构设计全过程的分析方法，车身结构设计的过程也随之成为一种设计与分析并行的过程。 车身作为车辆的重要组成部分，对整车的安全性、动力性、经济性、舒适性及操控性有着重要的影响。在设计车身时，应用有限元法对汽车车身骨架进行静、动态特性的分析，对其结构的强度和刚度进行评价，对于进一步了解车身结构的应力和变形情况，充分认识掌握车身结构分析方法，进而对整个车身结构设计进行优化，提高整车性能，缩短产品开发周期，降低开发成本，均具有重要的意义。 本课题是采用有限元分析法对2046车身骨架结构作适当简化，在ANSYS中建立其有限元模型，并按照实际载荷对车身进行了静力学分析，校验其强度和刚度，根据分析结果找出车身骨架结构的危险断面。同时对车身骨架进行动态分析，并提取前十阶模态，得到了车身固有频率及相应的振型。最后根据静、动态的分析结果，对车身结构提出改进意见。 关键词：车身；有限元法；静力分析；动态分析

乘用车白车身接头静刚度分析规范

Q/JLY J711 -2008 乘用车白车身接头静刚度CAE分析规范 编制： 校对： 审核： 审定： 标准化： 批准： 浙江吉利汽车研究院有限公司

二〇〇八年九月

前言 为了给新车型开发提供设计依据，指导新车设计，评估新车结构性能，结合本企业实际情况，制定本规范。 本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司提出。 本规范由浙江吉利汽车研究院有限公司综合技术部负责起草。 本规范主要起草人：袁连太。 本规范于2008年10月15日发布并实施。

1 范围 本规范规定了乘用车白车身接头静刚度CAE分析的软硬件设施、输入条件、输出物、分析方法、分析数据处理及分析报告。 本标准适用于乘用车白车身接头静刚度CAE分析。 2 软硬件设施 乘用车白车身接头静刚度CAE分析，主要包括以下设施： a)软件设施：主要用于求解的软件，采用MSC/NASTRAN； b)硬件设施：高性能计算机。 3 输入条件 3.1 白车身有限元模型 乘用车白车身接头静刚度分析的输入条件主要指白车身有限元模型，一个完整的白车身有限元模型其中含内容如下： a)白车身各个零件的网格数据； b)白车身焊点数据； c)各个零件的材料数据； d)各个零件的厚度数据。 4 输出物 乘用车白车身接头静刚度分析的输出物为PDF文档格式的分析报告，针对不同的车型统一命名为《车型白车身接头静刚度分析报告》（“车型”用具体车型代号替代如：车型为GC-1，则分析报告命名为《GC-1白车身接头静刚度分析报告》），报告内容按7规定的内容编制。 5 分析方法 5.1 分析模型 乘用车白车身接头静刚度分析的有限元模型，一般是从白车身有限元模型中抽取下来的接头模型，主要包括A柱与顶盖连接点、B柱与顶盖连接点、B柱与门槛连接点、C柱与顶盖连接点，这些接头模型用于接头参数化和引导设计。 5.2 分析模型截取 截取接头有限元模型，应符合下列要求：

白车身静刚度分析的目的及优化方法

白车身静刚度分析的目的及优化方法 一、白车身静刚度分析的目的 车身刚度主要分为整体刚度和局部刚度，而车身刚度设计是车身NVH 性能的保证基础。车身弯曲及扭转刚度与整车动力学性能、整车NVH 性能、疲劳耐久和操纵稳定性等密切相关。 一般来说，通过合理的整车模态匹配和车身刚度设计，特别是车身结构的整体和局部刚度设计，可以为控制和优化整车振动水平和操稳性能提供保障。 二、白车身刚度与NVH 的关系 1、一般来说，车身刚度越高， NVH 性能会越好； 2、随着时代的发展，车身的刚度越来越高； 3、高刚度和轻量化指标成为车身开发中日益发展的趋势。 三、白车身刚度的目标制定方法 1、白车身弯曲刚度目标制定 根据振动力学，我们知道均匀梁的频率可以用如下公式表述，而整车可假设为均匀梁，如图1所示。 图1 均匀梁弯曲刚度简化模型 整体车身刚度 局部车身刚度 弯曲刚度 扭转刚度

2、白车身扭转刚度目标制定 当车身转向时，车辆会发生侧倾，这种侧倾会导致质量从一侧转移至另一侧，并会影响车辆的转向特性。在设计悬架时，车身假设为刚体，而悬架参数是基于此假设设计的，所以我们希望车身的扭转刚度要求足够高，以符合车身刚体假设是正确的，上述假设的正确性，可以通过使车身扭转刚度高于悬架刚度的很多倍来实现。即车身扭转刚度主要是基于操稳确定。 图2 汽车操稳侧倾模型 图3 悬架侧倾刚度模型

图4 修正后的悬架侧倾刚度 四、白车身刚度的常用分析方法 通过查阅相关文献及资料，白车身的弯曲及扭转刚度计算方法较多，每个车企不尽相同，对刚度结果的读取及评判也有不同的方法和参考。 五、白车身弯曲及扭转刚度优化方法 在白车身弯曲和扭转刚度分析过程中，大部分都需要优化，以达到预期的目标或参考值。白车身弯扭刚度提升方法比较多，如接头法、截面法、对标法、应变能法、灵敏度法等。在实际工程中灵敏度法、应变能法应用相对较多，而且效果非常明显。

整车-01_BIP车身扭转刚度分析规范V1.0版

BIP车身扭转刚度分析规范编号：LP-RD-RF-0001 文件密级：机密 BIP车身扭转刚度分析规范 V1.0 编制： 日期： 编制日期审核/会签日期批准日期

BIP车身扭转刚度分析规范 修订页 编制/修订原因说明：首次编制 原章节号现章节号修订内容说明备注 编制/修订部门/人 参加评审部门/人 修订记录： 版本号提出部门/人修订人审核人批准人实施日期备注

目录 1 简介 (2) 1.1分析背景和目的 (2) 1.2软硬件需求 (2) 软件 (2) 硬件 (2) 1.3分析数据参数需求 (2) 1.4分析的时间节点 (2) 2 模型前处理 (2) 2.1模型准备 (2) 2.2模型检查 (3) 2.3模型处理 (3) 2.4约束及载荷 (4) 3 有限元分析步骤 (5) 3.1 分析步设定 (5) 3.2 分析文件输出 (5) 4 分析结果处理及评价 (5) 4.1分析结果查看 (5) 4.2评价指标 (5) 5 附录 (6)

BIP车身扭转刚度分析规范 1 简介 1.1分析背景和目的 车身的扭转刚度和弯曲刚度是评价汽车性能重要标准之一，也是车身在实际使用中经常遇到的工况。作为汽车的骨架，车身必须具有出色的扭转刚度、弯曲刚度特性，给安装在车身上的各个汽车零部件系统提供可靠、稳定的支撑，避免出现过大的振动和噪声。车身是连接前后悬架的桥梁，车身的扭转刚度、弯曲刚度会影响整车对驾驶员操控指令的响应时间，良好的车身扭转刚度、弯曲刚度会使响应时间更为快捷，给乘客以舒适、可靠的驾驶感觉。 1.2软硬件需求 软件 前处理：Altair Hypermesh； 后处理：Altair Hyperview； 求解器：MSC Nastran 101； 硬件 前、后处理：HP或DELL工作站； 求解：HP服务器、HP或DELL工作站。 1.3分析数据参数需求 本流程内的白车身指带有前后保险杠横梁和前后风挡玻璃的车身金属骨架。如果车身侧围开有小窗，且小窗玻璃和车身用胶粘连，这部分窗玻璃也应包含在内。如果副车架与车身刚性连接（副车架与车身连接处没有胶套），或者有其它通过螺栓连接的用于提高车身刚度的零部件（如动力电池），也应包含在本流程定义的白车身概念内。 1.4分析的时间节点 本分析在车型项目开发TR2-TR4节点之间进行。 2 模型前处理 2.1模型准备 导入白车身有限元模型，前副车架模型，动力电池模型并通过RBE2进行连接。网格划分细则，请参阅《CAE分析共用模型建模指南》。