輕卡車身模態(tài)分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、本文闡述了車身的模態(tài)分析、車身輕量化、DOE分析方法以及拓?fù)鋬?yōu)化方法的應(yīng)用和研究的最新進(jìn)展。建立了輕卡車身結(jié)構(gòu)的有限元模型，運(yùn)用有限元方法對輕卡車身進(jìn)行模態(tài)和剛度計算，以解決輕卡車身存在的振動、剛度問題和車身的輕量化為目標(biāo)，首次在車身板厚參數(shù)的優(yōu)化過程中引入DOE分析方法，采用DOE分析和拓?fù)鋬?yōu)化相結(jié)合的方式對車身進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。最終得到了可行的車身優(yōu)化方案。本文所做的主要工作有以下幾個方面： (1)建立輕卡車身的有限元模型。以輕

2、卡車身的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)建立了車身的計算模型，提出了建立車身模型的要求和原則，分析了建模過程中要注意的問題：包括CAD建模中結(jié)構(gòu)的簡化，CAE建模中幾何模型的整理、單元的選取、焊點的處理，并對模型質(zhì)量的評價指標(biāo)進(jìn)行分析。為同類車型的建模工作提供了依據(jù)。 (2)車身的模態(tài)和剛度分析。運(yùn)用有限元方法計算輕卡車身的自然模態(tài)和剛度情況。通過模態(tài)分析發(fā)現(xiàn)車身的第一階模態(tài)頻率和汽車怠速工況下發(fā)動機(jī)的激振頻率很接近容易產(chǎn)生車身共振；通過剛度分析發(fā)現(xiàn)

3、車身在扭轉(zhuǎn)工況下剛度不足，車窗窗框變形較大。通過分析找出了導(dǎo)致該型輕卡在怠速工況時車身共振和扭曲道路試驗時前風(fēng)窗開裂的原因，為車身的優(yōu)化工作提供了目標(biāo)和方向。 (3)車身板厚的DOE分析及改進(jìn)設(shè)計。根據(jù)車身模態(tài)和剛度分析的結(jié)果，把車身的板厚作為優(yōu)化參數(shù)，以提高車身的第一階模態(tài)頻率和減輕車身重量為優(yōu)化目標(biāo)，首次引入DOE分析方法找出車身主要覆蓋件的最佳板厚組合并提出改進(jìn)方案，通過對改進(jìn)方案的分析計算輕卡車身的模態(tài)頻率提高了16％，

4、質(zhì)量減輕了8Kg，驗證了DOE分析方法的可行性。 (4)車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)鋬?yōu)化。通過DOE分析方法對板厚參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，又建立了車身的拓?fù)鋬?yōu)化模型對車身的結(jié)構(gòu)進(jìn)行形狀優(yōu)化，根據(jù)優(yōu)化得到的拓?fù)湫螤钐岢隽嗽陧斏w和后圍覆蓋件沖壓“X”型加強(qiáng)筋的方案。 通過上述工作成功地解決了輕卡車身存在的振動和剛度問題，相信隨著車身改進(jìn)設(shè)計研究的不斷深入，試驗和計算機(jī)研究手段的發(fā)展，DOE分析與拓?fù)鋬?yōu)化相結(jié)合的方法在車身結(jié)構(gòu)優(yōu)化的研究中將發(fā)揮更大