轎車白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、汽車是當(dāng)今社會非常重要的交通運(yùn)輸工具，人們對汽車各項(xiàng)性能的要求也越來越高?，F(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)應(yīng)滿足安全、舒適、節(jié)能和環(huán)保等準(zhǔn)則。白車身作為轎車的關(guān)鍵總成，其合理的設(shè)計(jì)是保證整車其他性能的重要基礎(chǔ)。
　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)值分析理論的完善，CAE技術(shù)在現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)過程中扮演著越來越重要的角色，應(yīng)用在汽車設(shè)計(jì)的各階段。
　　本文應(yīng)用有限元技術(shù)對某轎車白車身進(jìn)行了剛度和模態(tài)分析研究，并對白車身自由尺寸優(yōu)化技術(shù)和靈敏度分析技術(shù)做了初

2、步探討，主要內(nèi)容及成果如下:
　　(1)介紹了汽車CAE技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，系統(tǒng)的闡述了有限元方法的基本理論及在車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，從而為整篇論文提供理論基礎(chǔ)。
　　(2)探討了建立轎車白車身有限元模型的主要原則，即單元類型、幾何簡化、網(wǎng)格質(zhì)量控制和連接方式等效性四個(gè)方面。應(yīng)用網(wǎng)格批處理軟件和模塊化的建模思想建立了白車身結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算模型。
　　(3)根據(jù)白車身實(shí)際使用中的載荷情況進(jìn)行了彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度的分析，并對輕

3、量化系數(shù)及窗框變形量進(jìn)行了評估，同相關(guān)車型的剛度指標(biāo)進(jìn)行了比較分析，為后續(xù)剛度的優(yōu)化改進(jìn)指出方向。
　　(4)介紹了自由尺寸優(yōu)化方法，以剛度目標(biāo)值為約束，以增加質(zhì)量最小為目標(biāo)對彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度工況進(jìn)行了自由尺寸優(yōu)化分析，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果云圖，快速找到結(jié)構(gòu)的薄弱區(qū)域并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)。從驗(yàn)證分析結(jié)果可以看出，在只增重0.09Kg的前提下，改進(jìn)方案將白車身扭轉(zhuǎn)剛度提高2723 Nm/deg，超過了目標(biāo)值要求。
　　(5)根據(jù)該車

4、動(dòng)態(tài)性能要求，對白車身進(jìn)行了自由模態(tài)分析;將重點(diǎn)模態(tài)振型頻率加權(quán)和定義為目標(biāo)函數(shù)，通過靈敏度分析和相對靈敏度的計(jì)算，確定靈敏元件，通過修改靈敏元件的厚度，實(shí)現(xiàn)了在減重0.2Kg的同時(shí)，將白車身第一階模態(tài)提高了0.75Hz，同時(shí)其他重點(diǎn)振型頻率未有降低，車身動(dòng)態(tài)特性得到了有效改善。
　　本文使用自由尺寸優(yōu)化技術(shù)和靈敏度分析技術(shù)可以確定設(shè)計(jì)變化過程中對結(jié)構(gòu)響應(yīng)最敏感的部分，突破了傳統(tǒng)的白車身優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的局限，克服轎車優(yōu)化模型復(fù)雜以及