轎車(chē)白車(chē)身梁截面和接頭結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、現(xiàn)代轎車(chē)多采用承載式車(chē)身結(jié)構(gòu)，白車(chē)身剛度對(duì)轎車(chē)動(dòng)靜態(tài)性能影響特別顯著。白車(chē)身由承載桿梁件、接頭和鈑金件三大部分組成，其中梁和接頭結(jié)構(gòu)直接決定白車(chē)身剛度。因此，在概念設(shè)計(jì)階段對(duì)梁和接頭進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，對(duì)于保證車(chē)身剛度，乃至整車(chē)部件設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)改進(jìn)都有非常重要的指導(dǎo)意義。
　　首先，本文結(jié)合某汽車(chē)公司的一款三廂轎車(chē)，詳細(xì)介紹了車(chē)身主要梁截面的提取、處理和信息存儲(chǔ)流程，建立了包含8款不同車(chē)型的轎車(chē)車(chē)身梁截面數(shù)據(jù)庫(kù)。
　　接著，本文對(duì)白

2、車(chē)身基礎(chǔ)性能進(jìn)行了摸底分析，包括自由模態(tài)分析、彎曲扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算以及車(chē)身接附點(diǎn)動(dòng)剛度（IPI）計(jì)算。結(jié)果顯示，本文選用的白車(chē)身一階整體扭轉(zhuǎn)和彎曲模態(tài)頻率分別為30.8Hz和43.9Hz，扭轉(zhuǎn)剛度13689.95 N·m/°，均達(dá)到了行業(yè)要求，而彎曲剛度為11714.17 N/mm，尚未達(dá)到行業(yè)要求的12200 N/mm，需要后續(xù)優(yōu)化。
　　然后，本文對(duì)梁截面形狀控制方法進(jìn)行了探討，綜合對(duì)比后選定比例向量法作為優(yōu)化方法。基于車(chē)身結(jié)構(gòu)靈

3、敏度分析，以白車(chē)身質(zhì)量最小化為目標(biāo)，以白車(chē)身彎曲剛度為約束條件，對(duì)梁截面形狀進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并根據(jù)比例向量法逆向推導(dǎo)出了可滿(mǎn)足白車(chē)身性能要求的梁截面應(yīng)有形狀。結(jié)果顯示：白車(chē)身質(zhì)量增加3.25kg，但是彎曲剛度提升到了12310.52 N/mm，達(dá)到了行業(yè)要求。
　　隨后，本文深入研究了車(chē)身接頭結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性，通過(guò)對(duì)接頭模型的力學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)接頭存在剛度耦合現(xiàn)象。利用矩陣正交變換的方法解釋了這種現(xiàn)象，并對(duì)接頭結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解耦，得到了接頭

4、剛度值和柔度值的計(jì)算方法。
　　最后，本文分別用兩種方法從局部和整體方向優(yōu)化了車(chē)身接頭結(jié)構(gòu)。第一種：以接頭質(zhì)量最小化為目標(biāo)，以一號(hào)分支角位移為約束條件，對(duì) B柱上接頭兩個(gè)加強(qiáng)板做了形狀優(yōu)化。結(jié)果顯示：B柱上接頭質(zhì)量增加0.728kg，接頭扭轉(zhuǎn)剛度提升了291.12％。第二種：以白車(chē)身質(zhì)量最小化為目標(biāo)，以白車(chē)身彎曲剛度為約束條件，對(duì)白車(chē)身所有接頭中的加強(qiáng)板厚度（共14個(gè)接頭40個(gè)板厚）做了拓?fù)鋬?yōu)化。結(jié)果顯示：白車(chē)身質(zhì)量增加22.13