白车身模态灵敏度分析及减重优化

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白车身模态灵敏度分析及减重优化

作者：钱平包键李建新

来源：《汽车科技》2016年第01期

摘要：基于白车身有限元模型，分析了白车身的自由模态，得到了一阶弯扭模态；研究

各钣金件厚度对弯扭模态的贡献量，找出了影响较大的钣金件。根据分析结果确定了优化方案，在保证弯扭模态不降低的情况下减重26.4 kg，为车身的轻量化设计提供明确的方向。

关键词：白车身；灵敏度分析；一阶弯扭模态；轻量化

中图分类号：U463.82 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2016）01-0026-03

Abstract： Base on a MPV， the finite element model of the BIW is established， the first order torsion and bend mode is got through the free modal analysis of the BIW； The contribution of the shell to the first order torsion and bend mode is studied， and the more important component was found. The solution was found base on the results， the weight of BIW has been reduced 26.4 kg，offering a certain direction to the light weight design of BIW.

Key Words： BIW； Sensitivity Analysis； First order torsion and bend； light weight

随着汽车工业的发展，人们对车辆的经济性和舒适性的要求越来越高，作为汽车性能开发的重要指标，车身结构模态以及白车身质量的优化具有具有重要意义[1]。研究表明，燃油经

济性与整车质量成反比，整车质量每减轻10%，燃油消耗量降低6%-8%[2]，因此车身轻量化系数是整车性能开发中的重要指标之一。另外，为提高整车的舒适性，避免行驶中车身与低频激励共振，还需合理设计车身结构的模态分布。

本文首先建立白车身有限元模型，然后对白车身的自由模态进行计算分析。根据模态分析结果，约束白车身一阶弯扭模态，进行结构模态灵敏度分析。然后考察车身钣金件对其弯扭模态的贡献量，根据结果设定优化方案并验证。

1 某白车身模态分析

本文以某型乘用车白车身为研究对象，对车身进行离散，车身钣金件采用10 mm×10 mm 的壳单元；焊点采用ACM单元模拟，焊点直径为6 mm；焊缝用刚性单元模拟；车身粘胶采

用实体单元；总装件的螺栓连接用刚性单元连接。车身重量为480.7 kg；单元947 417个，节点886 984个，建立有限元模型如下图所示。

采用Block Lanczos方法求解自由模态，其中前六阶为刚体模态，在整车NVH分析中，一般只考虑弹性体模态，下表列出前六阶弹性体自由模态。