基于有限元法的微型客车车架结构的动静态分析
作者：徐晓娜 王卫英
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计算机辅助工程分析在汽车产品开发中发挥着越来越重要的作用，利用有限元法进行汽车零部件及整体的结构分析已成为缩短开发周期、降低开发费用和提高设计质量的主要手段之一。车架是汽车的重要组成部分，它不仅承受来自车身及车身附件的载荷，行驶过程还将承受来自道路的各种复杂载荷，并且汽车上许多重要总成件都是以车架为安装载体，因而其动静态特性直接影响整车的使用寿命、稳定性、舒适性、车内噪声等基本性能。利用有限元法对车架结构进行刚度校核、模态分析，对于保证车架设计的合理性、提高车架的的整体工作性能具有重要意义。
2 有限元模型的建立
本文采用CATIA软件进行车架的几何造型设计，CATIA具有强大的曲面造型功能，目前在航空和汽车行业应用十分广泛。几何模型建立后利用Hypermesh进行单元网格划分等前处理工作，提交到MSC.Nastran求解。Hypermesh是世界领先的、功能强大的有限元前置处理软件，它与大多数和CAE软件具有良好的接口。与MSC公司的前处理软件MSC．Patran相比，Hypermesh具有更强大的几何清理工具以及更灵活的网格划分功能，它还提供了网格质量跟踪检查功能，尤其适用于模型庞大、形状复杂的汽车钣金类零件。MSC．Nastran是著名的结构软件，其高度可靠性得到了工业界的一致公认，因此在汽车行业有非常广泛的使用。
车架的实际工况复杂多变，建立有限元模型时对CAD模型的简化重构是十分必要的。简化的原则是：最大限度地保留零件的主要力学特征；将小面合并成大面，并且相邻面应共用一条轮廓线，以保证各个面上划分出来的网格在边界处是共用节点，避免在边界处出现节点错开的现象。
车架有限元网格模型建立过程中进行了如下的技术处理：
(1)简化处理车架模型中一些小的结构，如去掉小于5mm的倒角，将特征尺寸小于8mm的孔填充，将高度低于3mm的凸台和沉孔去掉，对于不能去掉的孔、沉孔等，边缘线上应至少有4个节点。并尽量为偶数个；对于高度<5mm的加强筋，要放大其周围的单元长度，增大其倾斜角；车架结构的很多零件是左右对称的，网格处理时只需取一半划分，另一半按对称面镜像即可。
(2)翻边的简化：某些翻边对零件结构刚度的影响很小，可以忽略掉；对于起加强结构刚度作用的翻边，需要保留；车架纵梁上一些存在焊点的翻边，划分网格时尽量成划分两排或两排以上单元。
(3)连接的处理：车架结构中的零件连接方式主要是焊接，其次是螺接。而焊接又以点焊为主，小部分采用边焊(二氧化碳保护焊)。不同的连接形式采用不同的处理方法，点焊的简化方法是对CATIA模型中焊点的位置采用RBE2单元连接两构件附近的结点；边焊的处理则是在焊接处直接将两构件连接起来——即共用节点，如车架上管梁和纵梁的连接；螺接采用MPC主从节点法处理，主从节点约束3个方向的移动自由度，如车架与地板的连接。
(4)单元质量控制：对于网格的形状，主要控制歪斜、翘曲、长宽比、单元最大内角、单元最小内角、雅克比行列式值，这些质量控制因素直接影响计算的精度和收敛性。另外，单元划分以四边形单元为主，三角形单元总数不超过总单元数的5％。
根据车架结构的CAD模型建立有限元分析模型，对车架主要承载件进行有限元离散处理，车架有限元模型如图1所示。考虑到车架的零件基本上都是薄板类零件，以MSC．Nastran作为求解器，模型采用MSC．Nastran中的壳体单元，包含三种类型的单元：4节点壳单元QUAD4、3节点三角形单元TRIA3、刚性连接单元RBE2。车架结构的各组成零件主要采用lOx10mm的四边形板壳单元进行离散，兼用少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要；点焊和线焊均采用RBE2单元模拟。车架共有壳单元总数为65112，其中四边形单元总数为62863，三角形单元数为2249，三角形单元占单元总数的3.5％。
3 车架模态分析与结果
模态分析是汽车产品开发中结构分析的主要内容，尤其是低阶模态，能反映整体的刚度性能，常常作为控制汽车常规振动的关键指标。本次分析按自由边界处理，运用Nastran中的Lanczos法提取模态参数，对车架的振动响应影响相对较大的激励多集中在低频域，故本文只提取了前十阶频率值及振型(去除六阶刚体模态)，车架的固有频率特性如表1所示，车架的一阶扭转振型图和一阶弯曲振型图如图2和图3所示。由车架的模态分析结果可知，本车架结构的一阶扭转模态频率为16.28Hz，一阶弯曲模态频率为23.87Hz，而本车型整车白车身自由模态的一阶扭转模态频率为23.46Hz，一阶弯曲模态频率为30.18Hz。通过对比可知车架模态低于整车模态，这是由于模态频率值不仅与结构的刚度有关，还与结构的质量有关，因此车架结构的模态特性不能反映整个车身的模态特性，仅反映了车架结构的特性，并在一定程度上反映了车架的刚度。此外，本次分析的前十阶低频模态振型中，有七阶为车架整体模态，其余二阶是局部模态，出现局部模态的原因是所建车架结构模型缺少与自车身其它构件的连接。另外，由于车身与车架在整车中是紧固联接的，不需要考虑车架与车身出现共振的危险；而发动机与车架是悬置联接，应当考虑发动机与车架共振的危险，本微型客车发动机怠速频率为25Hz，分析结果表明，车架频率值与之相接近，有可能发生共振。
4 车架静态分析
车架作为汽车的承载基体，支撑着发动机、离合器、变速器、转向器、非承载式车身等所有簧上质量的有关机件，承受着传给它的各种力和力矩。为此车架应有足够的弯曲刚度，以使装在其上的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身变形最小。车架扭转刚度又不宜过大，否则将使车架和悬架系统的载荷增大并使汽车轮胎的接地性变差，使通过性变坏，因此研究车身车架的刚度十分必要。
静态分析利用Msc.nastran分别对车架结构弯曲刚度和扭转刚度进行求解计算。沿用几何模型的坐标系，整车纵向向后为X轴正方向，横向向右为Y轴正方向，垂直向下为Z轴正方向。弯曲刚度和扭转刚度均分为3个子工况进行。如图4所示为车架弯曲3个子工况下变形图，图5为车架扭转3个子工况变形图。 由变形图得到车架3个子工况下弯曲刚度和扭转刚度，计算3个工况的平均刚度作为车架结构的刚度，则车架结构的弯曲刚度为943 Nlmm，扭转刚度为536N·m/(°)，车架变形在允许范围内，满足规定的刚度设计要求。通过对车架结构分析知，本车架属于半承载式结构，它与车厢、侧围、地板等存在联结，实际工况下这些联结部件会承担车身的一部分变形，而本次分析并未考虑相关总成部件对车架的影响。故车架结构的刚度并不能表征整车刚度，但可作为整车刚度分析的参考，一定程度反映了车架的弯曲、扭转刚度特性。
为了考察车架的变形是否均匀，三种子工况下分别在车架纵梁上每隔300mm左右布置一系列考核点，通过考核点的x坐标值和车架弯曲变形引起的该点的垂直变形量来描述车架的弯曲变形曲线，如图6所示；通过考核点的X坐标值和车架扭转变形引起的该点的垂直变形量，再将垂直变形量换算成扭转角来描述车架的扭转变形曲线，如图7所示。 由上图可见，车架的弯曲变形曲线和扭转变形曲线变化过渡自然，并无明显突变，车架的变形状态良好，车架变形量在允许范围内，证明车架设计方案是合理可行的。
本文建立了某微型客车车架结构有限元模型，利用Hypermesh软件对建模细节进行了深入的研究，运用Nastran软件对车架结构进行了自由模态分析和静刚度分析。通过分析对车架结构作了定性评价，分析的结果对车架结构的进一步优化有重要的指导作用，为设计人员提供了参考依据；同时，本车架分析结果对整车白车身的有限元分析有重要参考价值，达到了预期分析目的。(end)
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务1 訇 似 基于有限元分析的车架纵梁焊接变形优化研究 W elding deformationoptim ization researchforthetruck rack girder based onfinite elem entanalysis 张 爽，高金刚，门玉琢，刘锡敏，王大宇 ZHANG Shuang，GAO Jin-gang，MENYu-zhuo，LIUXi―min，VVANG Da-yu 长春工程学院，长春 130012 摘 要：本文利用固有应变方法，使用HYPERMESH和ANSYS软件对载重汽车车架纵梁焊接变形进行 了数值模拟分析。其分析方法为预置纵梁焊接的反变形置研究提供了理论依据。经生产实测 数据验证，在专用焊装夹具上，利用本方法对纵梁焊前反变形量进行预置，7000ram长，6mm 厚的汽车车架纵梁焊接最大侧弯变形为4mm左右。通过仿真的数据和调整焊接夹具优化反变形 量，在优化的反变形量的作用下，焊接最大侧弯变形量控制在0．5mm以内，可以保证车架纵梁 焊接总成的尺寸精度和焊接质量要求。 关键词：焊接变形；固有应变；ANSYS；纵梁；反变形；优化 中图分类号：TG441 文献标识码：B 文章编号：13 11 j- -0037-05 Do；：10．3969／J．issn．．2013．11 上 ．12
0 引言 的质量。因此，研究汽车纵梁焊接变形及其控制 某载重汽车车架纵梁，厚度为6ram，长度为 方法，对于指导纵梁生产、提高产品质量以及提
7000ram，左右翼板在分段进行使用二氧化碳气体 高生产效率等在生产中都有着重要的意义。
保护焊法焊接 。由于二氧化碳气体保护焊法的热 1 车架纵梁焊接变形及控制措施
量集 中，热影响区窄，焊接时会产生较大的焊接 1．1纵梁结构
变形。焊接变形不但会引起形状和尺寸的改变， 某车架纵梁采用数控冲孔和冲压成型工艺，
影响结构尺寸的准确性，还会造成焊接件在装配 由左、右两个 内外板焊接成狭长的薄板箱形梁的
过程 中与其
正在加载中，请稍后...基于有限元法的微型客车车架结构的动静态分析；作者：徐晓娜王卫英；1引言；计算机辅助工程分析在汽车产品开发中发挥着越来越重；2有限元模型的建立；本文采用CATIA软件进行车架的几何造型设计，C；车架的实际工况复杂多变，建立有限元模型时对CAD；车架有限元网格模型建立过程中进行了如下的技术处理；(1)简化处理车架模型中一些小的结构，如去掉小于；至少有4个节点；(
基于有限元法的微型客车车架结构的动静态分析
作者：徐晓娜王卫英
计算机辅助工程分析在汽车产品开发中发挥着越来越重要的作用，利用有限元法进行汽车零部件及整体的结构分析已成为缩短开发周期、降低开发费用和提高设计质量的主要手段之一。车架是汽车的重要组成部分，它不仅承受来自车身及车身附件的载荷，行驶过程还将承受来自道路的各种复杂载荷，并且汽车上许多重要总成件都是以车架为安装载体，因而其动静态特性直接影响整车的使用寿命、稳定性、舒适性、车内噪声等基本性能。利用有限元法对车架结构进行刚度校核、模态分析，对于保证车架设计的合理性、提高车架的的整体工作性能具有重要意义。
2 有限元模型的建立
本文采用CATIA软件进行车架的几何造型设计，CATIA具有强大的曲面造型功能，目前在航空和汽车行业应用十分广泛。几何模型建立后利用Hypermesh进行单元网格划分等前处理工作，提交到MSC.Nastran求解。Hypermesh是世界领先的、功能强大的有限元前置处理软件，它与大多数CAD和CAE软件具有良好的接口。与MSC公司的前处理软件MSC．Patran相比，Hypermesh具有更强大的几何清理工具以及更灵活的网格划分功能，它还提供了网格质量跟踪检查功能，尤其适用于模型庞大、形状复杂的汽车钣金类零件。MSC．Nastran是著名的结构有限元分析软件，其高度可靠性得到了工业界的一致公认，因此在汽车行业有非常广泛的使用。
车架的实际工况复杂多变，建立有限元模型时对CAD模型的简化重构是十分必要的。简化的原则是：最大限度地保留零件的主要力学特征；将小面合并成大面，并且相邻面应共用一条轮廓线，以保证各个面上划分出来的网格在边界处是共用节点，避免在边界处出现节点错开的现象。
车架有限元网格模型建立过程中进行了如下的技术处理：
(1)简化处理车架模型中一些小的结构，如去掉小于5mm的倒角，将特征尺寸小于8mm的孔填充，将高度低于3mm的凸台和沉孔去掉，对于不能去掉的孔、沉孔等，边缘线上应
至少有4个节点。并尽量为偶数个；对于高度&5mm的加强筋，要放大其周围的单元长度，增大其倾斜角；车架结构的很多零件是左右对称的，网格处理时只需取一半划分，另一半按对称面镜像即可。
(2)翻边的简化：某些翻边对零件结构刚度的影响很小，可以忽略掉；对于起加强结构刚度作用的翻边，需要保留；车架纵梁上一些存在焊点的翻边，划分网格时尽量成划分两排或两排以上单元。
(3)连接的处理：车架结构中的零件连接方式主要是焊接，其次是螺接。而焊接又以点焊为主，小部分采用边焊(二氧化碳保护焊)。不同的连接形式采用不同的处理方法，点焊的简化方法是对CATIA模型中焊点的位置采用RBE2单元连接两构件附近的结点；边焊的处理则是在焊接处直接将两构件连接起来――即共用节点，如车架上管梁和纵梁的连接；螺接采用MPC主从节点法处理，主从节点约束3个方向的移动自由度，如车架与地板的连接。
(4)单元质量控制：对于网格的形状，主要控制歪斜、翘曲、长宽比、单元最大内角、单元最小内角、雅克比行列式值，这些质量控制因素直接影响计算的精度和收敛性。另外，单元划分以四边形单元为主，三角形单元总数不超过总单元数的5％。
根据车架结构的CAD模型建立有限元分析模型，对车架主要承载件进行有限元离散处理，车架有限元模型如图1所示。考虑到车架的零件基本上都是薄板类零件，以MSC．Nastran作为求解器，模型采用MSC．Nastran中的壳体单元，包含三种类型的单元：4节点壳单元QUAD4、3节点三角形单元TRIA3、刚性连接单元RBE2。车架结构的各组成零件主要采用lOx10mm的四边形板壳单元进行离散，兼用少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要；点焊和线焊均采用RBE2单元模拟。车架共有壳单元总数为65112，其中四边形单元总数为62863，三角形单元数为2249，三角形单元占单元总数的3.5％。
3 车架模态分析与结果
模态分析是汽车产品开发中结构分析的主要内容，尤其是低阶模态，能反映整体的刚度性能，常常作为控制汽车常规振动的关键指标。本次分析按自由边界处理，运用Nastran中的Lanczos法提取模态参数，对车架的振动响应影响相对较大的激励多集中在低频域，故本文只提取了前十阶频率值及振型(去除六阶刚体模态)，车架的固有频率特性如表1所示，车架的一阶扭转振型图和一阶弯曲振型图如图2和图3所示。
由车架的模态分析结果可知，本车架结构的一阶扭转模态频率为16.28Hz，一阶弯曲模态频率为23.87Hz，而本车型整车白车身自由模态的一阶扭转模态频率为23.46Hz，一阶弯曲模态频率为30.18Hz。通过对比可知车架模态低于整车模态，这是由于模态频率值不仅与结构的刚度有关，还与结构的质量有关，因此车架结构的模态特性不能反映整个车身的模态特性，仅反映了车架结构的特性，并在一定程度上反映了车架的刚度。此外，本次分析的前十阶低频模态振型中，有七阶为车架整体模态，其余二阶是局部模态，出现局部模态的原因是所建车架结构模型缺少与自车身其它构件的连接。另外，由于车身与车架在整车中是紧固联接的，不需要考虑车架与车身出现共振的危险；而发动机与车架是悬置联接，应当考虑发动机与车架共振的危险，本微型客车发动机怠速频率为25Hz
，分析结果表明，
车架频率值与之相接近，有可能发生共振。
4 车架静态分析
车架作为汽车的承载基体，支撑着发动机、离合器、变速器、转向器、非承载式车身等所有簧上质量的有关机件，承受着传给它的各种力和力矩。为此车架应有足够的弯曲刚度，以使装在其上的有关机构之间的相对位置在汽车行驶过程中保持不变并使车身变形最小。车架扭转刚度又不宜过大，否则将使车架和悬架系统的载荷增大并使汽车轮胎的接地性变差，使通过性变坏，因此研究车身车架的刚度十分必要。
静态分析利用Msc.nastran分别对车架结构弯曲刚度和扭转刚度进行求解计算。沿用几何模型的坐标系，整车纵向向后为X轴正方向，横向向右为Y轴正方向，垂直向下为Z轴正方向。弯曲刚度和扭转刚度均分为3个子工况进行。如图4所示为车架弯曲3个子工况下变形图，图5为车架扭转3个子工况变形图。
由变形图得到车架3个子工况下弯曲刚度和扭转刚度，计算3个工况的平均刚度作为车架结构的刚度，则车架结构的弯曲刚度为943 Nlmm，扭转刚度为536N?m/(°)，车架变形在
允许范围内，满足规定的刚度设计要求。通过对车架结构分析知，本车架属于半承载式结
构，它与车厢、侧围、地板等存在联结，实际工况下这些联结部件会承担车身的一部分变形，而本次分析并未考虑相关总成部件对车架的影响。故车架结构的刚度并不能表征整车刚度，但可作为整车刚度分析的参考，一定程度反映了车架的弯曲、扭转刚度特性。
为了考察车架的变形是否均匀，三种子工况下分别在车架纵梁上每隔300mm左右布置一系列考核点，通过考核点的x坐标值和车架弯曲变形引起的该点的垂直变形量来描述车架的弯曲变形曲线，如图6所示；通过考核点的X坐标值和车架扭转变形引起的该点的垂直变形量，再将垂直变形量换算成扭转角来描述车架的扭转变形曲线，如图7所示。
由上图可见，车架的弯曲变形曲线和扭转变形曲线变化过渡自然，并无明显突变，车架的变形状态良好，车架变形量在允许范围内，证明车架设计方案是合理可行的。
本文建立了某微型客车车架结构有限元模型，利用Hypermesh软件对建模细节进行了深入的研究，运用Nastran软件对车架结构进行了自由模态分析和静刚度分析。通过分析对车
架结构作了定性评价，分析的结果对车架结构的进一步优化有重要的指导作用，为设计人
三亿文库包含各类专业文献、各类资格考试、行业资料、文学作品欣赏、生活休闲娱乐、幼儿教育、小学教育、外语学习资料、基于有限元法的微型客车车架结构的动静态分析03等内容。　
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车身结构作为汽车的重要组成部分，主要通过点焊将各个薄板冲压件连接在一起。焊点的数量和布局对车身结构性能具有重要的影响。传统的焊点布置方案往往依据经验进行设计，这样就有可能导致一些区域的焊点数量过多，增加制造成本；另一些区域的焊点数量过少，影响车身结构性能。在白车身焊装过程中，由于焊接工艺缺陷，部分焊点的质量可能得不到保证。同时，由于商用车的使用环境比较恶劣，在使用过程中，一部分焊点可能会产生疲劳失效。焊点失效不仅会影响商用车的结构性能，而且还有可能对驾驶员的安全造成威胁。因此，在保证车身结构性能的同时，优化其焊点布置，并分析焊点布置鲁棒性，就具有重要的意义。本文综合考虑各个焊点对驾驶室一阶模态频率、弯曲工况与扭转工况下的刚度和强度的影响，基于焊点单元一阶模态应变能密度、扭转应变能密度与弯曲应变能密度对某商用车驾驶室白车身焊点进行分区，利用拓扑优化方法优化其焊点布置，同时对优化前后驾驶室白车身焊点布置鲁棒性进行分析。主要研究工作如&
(本文共65页)
权威出处：
焊点对于商用车驾驶室的结构强度、刚度、低阶固有模态频率等动静态性能具有很大影响。从生产成本来说,不合理的焊点布置会导致焊点数量增加,提高焊接装配成本；从力学角度来说,焊点附近存在着严重的应力集中,容易产生疲劳裂纹,影响驾驶室连接性能。从疲劳破坏的角度来说,通过焊点连接的结构在服役期间常常在焊接处发生失效破坏,造成事故。因此,如果在早期设计中,能对焊点进行优化布置并预测其疲劳寿命,对于提高车身结构的综合性能和降低焊接装配成本具有重要意义。本文首先介绍了国内外焊点布置的研究发展现状,以及拓扑优化与疲劳的基本理论。其中包括拓扑优化的数学模型和常用方法、疲劳破坏的概念与疲劳寿命的预测方法等,为后续研究提供理论基础。接着,基于有限元理论,建立商用车驾驶室有限元模型并进行静态刚度强度计算。通过采用RBE2、CBAR、CWELD、ACM四种焊点单元模拟驾驶室白车身的焊接,并对比四种单元建立的连接模型的优劣,确定采用CWELD单元模拟驾驶室白车...&
(本文共74页)
权威出处：
作为实现汽车使用功能的重要结构,轿车车身的品质是关系到用户满意度的重要因素。而白车身的振动模态特性又是车身品质的重要方面。白车身模态预示着汽车在使用过程中车身的振动特性,低阶模态还反映车身结构的刚度特性。获取白车身结构模态参数是进行轿车车身优化设计的前提。课题以白车身结构模态分析为核心,研究包含以下六个方面：(1)总结白车身计算模态分析基本方法。结合前人经验,对白车身有限元建模指导原则加以归纳,包括几何简化合理性、网格划分质量控制和连接方式等效性三个方面。(2)在CATIA V5环境中建立白车身CAD模型；在Hypermesh 8.0中建立有限元仿真模型。在Nastran 2005中计算得到模态参数。(3)以多自由度系统复模态分析为基础,结合系统辨识理论,对白车身实验模态分析原理进行阐述,对具体车型模态试验方案加以描述；运用LMS测试系统进行模态试验。(4)结合实验模态分析理论,在获取的频响函数基础上,对白车身模态参数用最小二乘...&
(本文共77页)
权威出处：
随着数值分析理论和计算机技术的飞速发展,CAE分析技术,其中以有限元分析技术为代表,几乎贯穿于汽车设计的全过程,在现代汽车产品设计中发挥着越来越重要的作用。现代轿车的车身普遍采用承载式结构,这种车身整体能够承受来自整车其它总成的载荷,充分满足了结构轻量化和节能的要求,难点是车身的静态力学性能与动态力学性能都需要满足较高的要求。现代车身设计中广泛的运用有限元方法对车身结构力学的性能进行理论分析,在此领域,国内外的研究人员的研究工作已经取得了相当大的成果。本文在充分调研国内外的有关研究成果的基础上,基于本公司的一个整车开发项目,建立了该车的白车身有限元模型,并且进行了静态刚度和自由模态分析。同时,测试了实际样车的静态刚度,进行了模态试验。对理论计算和试验得出的结果进行了详细的对比分析,得出白车身的结构力学特性,因此验证了有限元模型的可信度。在此基础上,指出了该白车身结构的静态和动态力学性能上的不足之处,作为后期优化设计的着眼点。本文...&
(本文共73页)
权威出处：
目前汽车行业竞争日趋激烈,新车型更新换代速度越来越快,在很大程度上取决于白车身设计。以往设计一个车型往往要经过几年时间,制造上百辆样车进行试验才能满足设计的需要,设计周期长,设计消耗大。现代轿车设计,由于采用了很多先进的设计思想和设计手段,完成设计的周期已经大大降低,设计所需的样车数量也减少了很多。在现代设计所采用的设计手段中,计算机辅助技术的采用大大的提高了设计开发的效率。在新车型开发过程中,白车身设计一直占主导地位,其固有特性直接影响车辆的性能。为了使车辆具有好的特性,一般要求白车身有较高的刚性和良好的振动特性,这些特性通常是通过模态分析获得。本文以某概念设计阶段的轿车白车身为研究对象,基于前处理软件Hypermesh和有限元分析软件MSC.Nastran,应用有限元分析理论,建立了白车身有限元模型。首先,基于对白车身结构点焊、二氧化碳气体保护电弧焊等联接方式的研究,建立了一个能够准确模拟车身结构动力学性能、计算规模控制在计...&
(本文共74页)
权威出处：
随着各种先进技术的发展,汽车开发周期正不断缩短,而现在轿车的更新换代从某种程度上说正是车身的更新换代,所以车身的开发能力直接决定了企业的行业竞争力。车身作为整车受力部件,应有足够的性能满足其使用要求。白车身的设计阶段是出现问题并且不容易发现问题的阶段,而这些问题等到测试甚至生产以后再发现进行修改所需要的费用和时间都会大大增加,所以应在设计阶段对其进行实时分析及优化。使用有限元方法可以在白车身从图纸变为产品之前对其结构各项性能进行评价,及早的发现问题并修正车身结构设计。本文主要内容包括以下几个方面:(1)论述了有限元分析的一般方法及其在白车身应用方面的基本理论,给出了建立有限元模型的一般流程,并针对某轿车建立了完整的白车身有限元模型。模拟静态载荷与约束进行结构性能分析,确保白车身具有足够的静态结构性能满足轿车装配和使用要求。(2)论述了疲劳累积损伤理论及常用的分析方法,使用滤波白噪声法,以Matlab/Simulink为工具构建B...&
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汽车承载式车身是安装发动机、内饰等各种附件的基体,零件繁多,结构复杂,承受着驱动、制动、转弯等各种工况下的惯性力和路面、发动机等多方激励,具有复杂的声振特性,同时也是影响汽车乘坐舒适性的重要环节,所以白车身的设计与优化受到普遍关注。本文在振动分析理论指导下,运用有限元技术,结合试验模态分析,以MSC.nastran软件为分析平台,对某公司设计改进中的白车身动态特性进行了研究。首先讨论了有限元模型建立准则,进而对白车身CAD模型进行几何清理和特征简化,建立了白车身有限元模型；研究了计算模态分析理论和模态参数提取方法,将有限元模型导入到Nastran中进行计算模态分析,得到计算模态参数；对白车身进行了试验模态分析,得到试验模态参数,通过计算和试验模态参数对比,验证了有限元模型的可信度；进而计算了验证后的车身有限元模型—阶固有频率对各个零部件板厚的灵敏度,以顶棚为例讨论了其一阶模态灵敏度与板厚之间的关系；最后以其中31个模态灵敏度较高...&
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