基于Hyperworks的风挡玻璃对车身刚度影响的分析

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基于HyperWorks的某轿车白车身刚度分析及优化

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基于Ｈｐｒｒｓ的某轿车白车身刚度分析及优化ｙｅＷｏｋ
湖北汽车工业学院张继伟胡花
［摘要］本文以某轿车白车身为研究对象，用有限元分析软件Ｈｐｒｒ建立其有限元模型，对白车身的扭转工况和弯曲工使ｙｅＷｏｓｋ再况进行分析，并根据评价指标对该白车身的刚度进行分析评价，出该轿车白车身的扭转刚度满足国外轿车较高设计要求，弯曲得但刚度偏低。然后对白车身进行尺寸优化，优化后虽然扭转刚度有些减小，但增加了弯曲刚度，小了白车身质量，减达到了在白车身轻
如式（：４）
最大扭转载荷Ｔ０５Ｘ前轴最大负荷 ×轮距＝．
得：＝．Ｔ０５×１０ ×９１１．８×１３：８９８Ｎ・．３８０．７ｍ６
（）１
ＦＩ＝．８×乘客室负荷
得：＝ＩＦ．８×７５×５．６１Ｎ ×９８６５＝
扭
２
３４５６７８
９１１１０１２
转角２．２１９７３７０２６８３６９３５７Ｊ７ｆ４ＯｌＩ６０７．２２Ｉ０ｉ．６ｉ３８．５３３２４８
／（）
白车身扭转刚度计算公式为：
Ｇ＝／ＪＴ０（）３
一
图１自车身有限元模型
３白车身刚度分析．３１．扭转刚度分析
其中，Ｔ为扭矩；０为轴间相对扭转角。由白车身ｚ向扭转变形图得左右前悬架座的最大变形分别为６３ｍｍ、．２．８６６ｍｍ，４２由公式（）３和相关的数值，计算的自车身相对扭转刚度为：

石朝亮_基于HyperWorks白车身灵敏度分析及结构优化

KU P
式中，K 是刚度矩阵；U 是单元节点位移矢量；P 是单元节点载荷矢量。
K U P U K X X X
则
U P K U K 1 X X X
一般，结构相应（如约束函数 g）可以描述为位移矢量 U 的函数：
g QTU
所以结构响应的灵敏度[2]为：
各板件质量灵敏度和刚度灵敏度值序号质量灵敏度刚度灵敏度序号质量灵敏度刚度灵敏度220e04600e0510157e04841e05286e03292e0211226e04228e04360e04428e0412342e04141e04117e02191e0213123e03109e03509e03123e0214903e04450e04595e04244e0415305e03428e03120e04188e04158e04693e05186467e03730e02119e04151e04187246e03598e03altair2012hyperworks技术大会论文集白车身各刚度灵敏度区间板件42确定优化方案结合上述质量灵敏度和刚度灵敏度的分析结果增厚质量小且对刚度敏感的板件减薄质量大且对刚度不敏感的板件
-3-
Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集
<1%
1%~3%
3%~5% 图 2 白车身各刚度灵敏度区间板件
>5%
4.2 确定优化方案
结合上述质量灵敏度和刚度灵敏度的分析结果，增厚质量小且对刚度敏感的板件，减薄质量大且对刚度不敏感的板件。由于白车身中碰撞吸能区、能量传递区和乘员保护区等部位影响汽车的碰撞性能，在确定优化方案的过程中，这些部位的汽车板件暂不作厚度更改。在确定零件厚度变化范围时，只要车身零件的厚度调整适度，相应的加工模具就可以不用改动或只作小改动。根据实际经验，当板件厚度<1.5mm 时，板件增厚与减薄最大值分别为 0.2mm 与 0.1mm；当板件厚度≥1.5mm 时，板件增厚与减薄最大值均为 0.2mm。最终确定减薄和增厚的部件如图 3 所示，具体参见表 2。

4基于HyperWorks某轿车一阶扭转模态及扭转刚度的影响因素分析

HyperWorks某轿车一阶扭转模态及扭转刚度的影响因素分析The Analysis of the Influence of 1st torsion mode and torsion stiffness for Whole Body based on HyperWorks陆志成刘文华夏汤忠李径亮成凯（神龙汽车有限公司技术中心整车部湖北武汉430056）摘要：轿车的车身扭转刚度及一阶扭转模态对轿车车身性能有很大的影响，满足车身刚度及模态要求是轿车车身结构初步设计的一个重要目标。

客观的了解轿车车身某些结构对整车扭转刚度及模态的影响，对指导车身结构的分析有重要的实际意义，本文利用HyperWorks软件就轿车车身焊点的模拟及某些结构对扭转刚度及模态的影响作了系统的研究。

关键词：HyperWorks 扭转刚度一阶扭转模态焊点模拟车身结构Abstract:The torsion stiffness and first torsion mode have a tremendous influence on the performance of the car-body, so it is important to meet the requirements of the stiffness and mode in initial car-body structure design. The effects of various structural parts on the stiffness of car-body are studied systematically for achieving successful analysis. In this paper, spot simulation and various structural parts which influence the torsion stiffness and first torsion mode were studied using HyperWorks software.Key word: HyperWorks，torsion stiffness，1st torsion mode，spot simulation，body structure1 前言汽车现代轿车车身大多采用全承载车身，这种车身没有像客车车身那样具有明显的骨架结构，而是由许多不同形状和不同厚度的薄壁板壳零件焊合而成，这种结构为了满足结构设计轻量化的要求，使车身几乎承载了轿车使用过程中的所有载荷，因此，轿车车身的刚度及模态特性具有举足轻重的作用。

全景天窗汽车车身刚度分析及优化设计

全景天窗汽车车身刚度分析及优化设计作者：彭立强孙静瑶王立新来源：《河北工业科技》2019年第05期摘要：为了提高全景天窗汽车的车身刚度，满足汽车车身设计要求，利用yperWorks软件建立了全景天窗车型（A型车）白车身有限元模型，分析其车身扭转刚度和扭转工况下的开口变形量，并与无天窗原型车进行对比研究。

对A型车和原型车车身扭转刚度及开口变形量进行试验测量，并将仿真结果进行对比分析;对全景天窗的A型车车身刚度进行结构优化，如增大顶盖前后横梁截面积、改进水箱上横梁断面及截面形式、减少前后横梁孔洞及增加连接点等。

结果显示，增加汽车天窗会使汽车的扭转刚度下降52%，同时车身在扭转工况下的开口变形量也会大幅增加，而对A型车进行结构优化后满足了设计要求。

研究结果为全景天窗车身的刚度设计提供了一定的理论支持和设计参考。

关键词：机械强度; 全景天窗;车身刚度;扭转刚度;变形量;优化设计中图分类号：U46383;; 文献标志码：AAbstract：In order to improve the body stiffness of panoramic sunroof cars and meet the requirements of automobile body design， the finite element model of panoramic sunroof car （A-type） white body is established by using yperWorks software， the torsional stiffness of the body and the opening deformation under torsional conditions are analyzed， and the A-type car is compared with the prototype car without sunroof. The body stiffness and opening deformation of A-type car and the prototype car are measured， and the simulation results are compared. The stiffness of A-type car body with panoramic sunroof is optimized by enlarging cross-section area of front and rear roof， improving cross-section and cross-section form of water tank， reducing cross-beam holes and increasing connection points， and so on. The results show that panoramic sunroof body will make the torsional stiffness decrease by 52%， and the opening deformation of the body will increase greatly under the torsional condition， so that the structural optimization of the A-type car can meet the design requirements. The study provides theoretical support and design reference for stiffness design of panoramic sunroof car body.Keywords：mechanical strength; panoramic sunroof; body stiffness; torsional stiffness; deformation; optimal design現代轿车车身的刚度分析已经贯穿于车身结构设计的全过程，是现代轿车车身设计开发的重要环节，对轿车车身的结构设计意义重大。

74-基于HyperMesh的车身模态分析[1]

基于HyperMesh 的车身模态分析王得刚赵春雨闻邦椿(东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳 110004)摘要摘要：：应用先进的有限元前后处理软件HyperMesh，采用全新的建模方法，对车身结构进行有限元建模，用MSC.Nastran 软件对模型求解，然后用HyperMesh 对计算结果进行后处理分析。

通过对车身的结构进行有限元模态分析，得到在低频范围内与试验结果基本一致的模态频率和振型，有利于控制车身的固有特性，从而可以对车身设计方案进行全面的评价和改进。

关键词关键词：：HyperMesh；车身；模态分析Modal Analysis of Car-body on the Basis of HyperMeshAbstract ：Adopted a new modeling method, the finite element modal of car-body is established by HyperMesh, which is an advanced preprocess and postprocess software to finite element. The modal is calculated by MSC.Nastran software. Calculated result is post-progressed by HyperMesh. The modal frequency and mode shape can be gained through the modal analysis of the car-body. The result using FEM is consistent with test result in low frequencies, so it can help controlling the inherent performance of the car-body. Consequently, the result can be used in estimating and improving the design project of the car-body.Key words ：HyperMesh ；car-body ；modal analysis1 1 前前言对于实际结构进行模态分析，可从固有频率和振型中得到其发生共振的频率信息和振动形态信息，这对合理地设计车身结构，使其具有良好的动态性能指标，以及解决结构上出现的动态性能缺陷问题具有重要的指导意义。

基于HyperWorks的某商务车白车身刚度分析

９２
湖北工业大学学
报
２１００年第４期
２２有限元分析计算．
根据上述１３个测点的ｚ向位移以及它们的ｚ
向平均位移的测量数据绘出图６所示测点曲线，由测点曲线可以明显看出底板（即纵梁）在车身长度方向上的垂直挠度（Ｚ向位移）变化曲线连续无明显
１１弯曲刚度．
身的刚度（曲刚度和扭转刚度）行了模拟分析，弯进并与目标值进行比较．
２１主要步骤．
图１所示为利用Ｈｙｅｗｏｋｐｒｒｓ系列软件进行商
务车白车身静刚度有限元分析的主要步骤［，处３前］
车身整体的弯曲刚度
由车身底架的最大垂
理（画线框中的内容）ＨｙｅＭｅｈ中完成；点在ｐｒｓ求解利用Ｈｙｅｗｒｓ自带的求解器Ｒｄｏｓ行，ｐｒｏｋａｉｓ进
直挠度以及底板在车身长度方向上的垂直挠度变化
［中图分类号］Ｕ４２３６．
［文献标识码］Ａ：
所谓“ 白车身” 是由各种各样的骨架件和钣金就
Ｇ一７０．ＪＬ／
（）２
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
件通过焊接拼装而成的汽车车身．商务车的白车身刚度分析是整车开发设计过程中必不可少的环节，对于改进车身结构，善车辆强度、度状况，高改刚提车辆舒适性和可靠性均具有很重要的实际意义．利用先进的有限元软件对其进行分析计算，指导生产开发，于缩短产品开发周期、对降低产品开发成本能起到一定的作用，可以指导设计人员对车身结构并进行优化从而提高车身的碰撞安全性．

基于碰撞模拟仿真的汽车车身刚度与振动特性分析与优化

基于碰撞模拟仿真的汽车车身刚度与振动特性分析与优化随着汽车工业的发展，汽车车身的设计与优化成为了重要的研究领域。

在汽车碰撞安全性能的考虑下，车身的刚度和振动特性成为了关键因素。

本文将基于碰撞模拟仿真来进行汽车车身刚度与振动特性的分析与优化。

1. 引言汽车碰撞事故是造成人员伤害和财产损失的主要原因之一。

为了提高汽车的碰撞安全性能，车身的刚度和振动特性必须得到充分的考虑和优化。

2. 车身刚度分析车身的刚度决定了在碰撞事故中对撞击力的吸收和分散能力。

通过碰撞模拟仿真，可以模拟真实碰撞情况下车身的变形和应力分布情况。

根据模拟结果，可以评估车身在碰撞中的刚度表现，并进行优化设计。

3. 车身振动特性分析车身振动特性指的是车辆在行驶过程中由于路面激励而产生的振动。

这些振动可能会对乘坐舒适性和驾驶操控性产生影响。

通过振动模态分析和频率响应分析，可以获得车身的振动模态和固有频率，并进行优化设计，以提高乘坐舒适性和驾驶操控性。

4. 基于碰撞模拟的车身刚度与振动特性优化基于碰撞模拟的车身优化主要包括三个步骤：刚度评估、优化设计和再次评估。

首先，通过碰撞模拟评估现有车身结构的刚度表现。

然后，结合工程经验和仿真结果，进行刚度优化设计，以提高车身在碰撞中的表现。

最后，再次进行碰撞模拟评估，验证优化设计的有效性。

5. 碰撞模拟仿真技术及工具汽车碰撞模拟仿真是一项复杂的工程任务，需要借助专业的仿真软件和工具。

本文介绍几种常用的碰撞模拟仿真技术及工具，包括有限元分析法、多体动力学仿真法和碰撞动力学仿真法，并探讨它们在车身刚度与振动特性分析中的应用。

6. 实例分析本文选取一款某车型作为实例，通过碰撞模拟仿真来分析和优化其车身刚度与振动特性。

通过对车身结构的调整和优化设计，提高车辆在碰撞中的安全性能和乘坐舒适性。

7. 结论本文基于碰撞模拟仿真的方法，对汽车车身的刚度和振动特性进行了分析与优化。

通过仿真结果，可以评估现有车身结构的性能，并进行优化设计。

HypeMesh二次开发在车门刚度分析中的应用

HyperMesh二次开发在车门刚度分析中的应用Application of HyperMesh SecondaryDevelopment for Door Stiffness郭敬文李晓晨李志强景向策（长城汽车股份有限公司技术中心保定071000）摘要：刚度是考察汽车车门性能的重要指标之一。

传统的手动模型设置方法存在耗时较长、不易防错等缺点。

本文基于TCL语言，利用HyperMesh二次开发了车门局部安装点刚度分析、抗凹陷刚度分析等脚本，有效提高了效率和防错性。

关键词：HyperMesh 二次开发车门刚度Abstract:Stiffness is an important index of the door performance.There are some shortcomings for the traditional method of model setting including long time and careless mistake. This article adopts secondary development to develop automatic tools for stiffness analysis based on TCL making use of HyperMesh. The script could ensure the accuracy of the analysis model and improve the efficiency.Key words:HyperMesh, Secondary Development, Door, Stiffness1概述车门是汽车车身设计中十分重要而又相对独立的一个部件，轿车车门一般由外门板、内门板、门窗框、门玻璃导槽、门铰链、门锁以及门窗附件等组成。

内门板上有玻璃升降器、门锁附件等，由薄钢板冲压而成，其上分布有窝穴、空洞、加强筋，内板内侧焊有内板加强板。

基于HyperWorks的某电动汽车TB车身强度分析

基于HyperWorks的某电动汽车TB车身强度分析金常忠兰占龙重庆长安汽车股份有限公司北京研究院，北京 102209摘要：车身强度是汽车开发过程中重要性能指标之一。

以某电动汽车车身强度分析为例，使用HyperWorks软件，建立trim body有限元模型。

采用多体动力学载荷分解获取车身5种典型工况下底盘接附点处力和力矩，进行强度分析，并对风险区域进行优化，有效避免了局部开裂风险，为车身零部件开发提供参考。

关键词：HyperWorks；trim body；有限元法；车身强度Trim Body Strength Analysis for Electric Car Based onHyperWorksJin Changzhong Lan ZhanlongBeijing Changan Auto R＆D Center, Changan Automobile Co，Ltd. Beijing 102209 Abstract: Body strength is an important performance target during vehicle development. Taking an electric vehicle body strength analysis as an example, using HyperWorks software, the trim body finite element model was established. Forces and moments of chassis joints under 5 kinds of typical load conditions were obtained by multi body dynamic load divide, which were used to strength analysis. Strength risk regions were found and optimized, which can effectively avoid body crack and provide a reference for the development of body parts.Key words: HyperWorks；trim body；finite element method；body strength1引言汽车在复杂道路上行驶，路面冲击载荷通过底盘传递到车身，可能造成车身零部件局部开裂，从而影响汽车的使用功能及安全性能[1]。

基于Altair.HyperWorks的选换挡支架静强度与模态分析

10.16638/ki.1671-7988.2017.04.042基于Altair.HyperWorks的选换挡支架静强度与模态分析韩彦潇，李青章，徐顺，何果（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：为分析轻卡选换挡支架总成的静态与动态特性，通过HyperMesh 软件建立有限元模型，借助RADIOSS 求解器进行模态分析。

基于有限元分析结果，提出合理的改进方案，确保选换挡支架总成的安全性与可靠性，达到结构设计要求。

关键词：模态分析；HyperWorks；Optistruct；RADIOSS中图分类号：U461.3 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)04-127-04Based on the Altair HyperWorks optional shift of static strength and modal analysisHan Yanxiao, Li Qingzhang, Xu Shun, He Guo( Anhui jianghuai Automobile Co., Ltd., Auhui Hefei 230601 )Abstract: In order to analyze the static and dynamic characteristics of the rack of gear-selecting/shifting, the FEA model was created by HyperMesh. The modal analysis was completed with the solver Optistruct and RADIOSS. Based on the FEA result, an improved proposal was put forward to assure the security and reliability, which meeting the requirements of structure design.Keywords: Modal Analysis; HyperWorks; Optistruct; RADIOSSCLC NO.: U461.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)04-127-04引言HyperMesh是一款高效的有限元前处理软件，它可以对有限元模型进行方便灵活地清理和优化，使用网格生成工具来快速地创建有限元网格，极大地提高了有限元前处理效率。

PMMA风挡玻璃对白车身静刚度的影响分析

PMMA风挡玻璃对白车身静刚度的影响分析PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）风挡玻璃是一种高性能透明塑料，它与传统的汽车玻璃相比具有重量轻、抗冲击性能好等优点。

然而，它是否会影响车身静刚度是一个需要考虑的问题。

本文将针对这个问题进行分析。

首先，车身的静刚度是指车身在不同工况下所承受的载荷时产生的变形情况。

在汽车行驶时，因为路面的颠簸和转弯等因素的影响，车身会发生一定的变形，从而影响其行驶的稳定性和安全性。

因此，车身静刚度的大小对汽车的行驶质量和安全性有很大的影响。

对于使用PMMA风挡玻璃的汽车，在理论上它相对较轻的重量会降低车身的质量，这可能会导致车身的刚度下降。

另外，相对于传统的汽车玻璃，PMMA材质的风挡玻璃的弹性模量较低，这也可能会降低车身的刚度。

因此，PMMA风挡玻璃可能会对车身静刚度造成影响。

但是，在实践中，PMMA风挡玻璃并不会对车身静刚度产生显著的影响。

这是因为，车身的刚度受到多种因素的影响，不仅仅是车身的单一部件所决定的。

自汽车工业诞生以来，工程师们已经在车身结构设计和材料选择上做了很多的研究和改进。

对于使用PMMA风挡玻璃的汽车，这些改进仍然适用，它们仍然会在车身设计中考虑到刚度等因素。

因此，尽管PMMA玻璃的弹性模量较低，但在整个车身结构中的影响并不是决定性的。

总之，可以认为，PMMA风挡玻璃对车身静刚度的影响是很小的。

虽然它的使用会使得车身的重量和弹性模量发生变化，但在车身结构设计和材料选择方面已经考虑到了这些因素，使得PMMA风挡玻璃能够与其他车身零件共同维持车身的整体刚度。

因此，在选择汽车风挡玻璃时，可以考虑PMMA这种材料，它的高性能和轻量化的特点更能满足当今汽车工业的发展需求。

此外，PMMA风挡玻璃也具有一定的抗冲击性能。

相比传统的汽车玻璃，PMMA材料更加柔韧，能够减少碎裂和破裂的风险，提高车辆驾驶员和乘客的安全性。

这对于城市交通拥堵和高速公路等复杂道路环境下，减少碰撞和事故造成的损失非常重要。

风挡玻璃对车身结构刚度影响的研究

风挡玻璃对车身结构刚度影响的研究王超;吕振华;吕毅宁【摘要】首先研究白车身( BIW)和带有风挡玻璃的车身结构( BIP)的有限元模型的构建技术，进而分析了风挡玻璃对车身结构静弯曲刚度和静扭转刚度的影响。

接着，通过对BIW和BIP车身结构进行固有振动特性分析，揭示了风挡玻璃对车身结构动刚度的影响。

最后，对车身结构的接头刚度性能进行了分析和评价，并总结了风挡玻璃对车身接头结构承载特性的影响规律。

%The finite element modeling technique for body-in-white ( BIW ) and body-in-prime ( BIP ) structure with windshield is studied and the effects of windshield on the static bending and torsional stiffness of car body structure are analyzed first. Then through the analysis on the natural vibration characteristics of BIW and BIP structures, the effects of windshield on the dynamic stiffness of car body are revealed. Finally the stiffness perform-ance of joint structures of car body is analyzed and evaluated with the law of the influence of windshield on the load bearing characteristics of joint structure summarized.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2014(000)012【总页数】7页(P1539-1545)【关键词】风挡玻璃;白车身;刚度;有限元法【作者】王超;吕振华;吕毅宁【作者单位】清华大学汽车工程系，北京 100084;清华大学汽车工程系，北京100084;清华大学汽车工程系，北京 100084; 中国船级社技术研究开发中心，北京 100007【正文语种】中文前言采用直接粘结法进行轿车风挡玻璃的装配是国内外普遍采用的一项先进技术[1-2]。

基于Hyperworks某乘用车白车身刚度及模态分析

基于Hyperworks某乘用车白车身刚度及模态分析焦学健;邢帅;赵慧力;曲学凯【摘要】为研究车身的强度、刚度以及模态的性能指标,避免车身在使用过程中出现塑性变形和局部断裂的现象,利用Hyperworks软件对车身进行有限元仿真分析.通过建立弯曲、扭转以及模态工况,最终获取整车的刚度、模态频率及振型.有限元分析结果显示,白车身有良好的弯曲刚度,扭转刚度偏低;低阶模态频率高,有良好的低频特性.在后续改进中应采取相应措施提高其扭转刚度.【期刊名称】《山东理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(031)002【总页数】5页(P40-43,48)【关键词】白车身;扭转刚度;弯曲刚度;模态分析;Hyperworks【作者】焦学健;邢帅;赵慧力;曲学凯【作者单位】山东理工大学交通与车辆工程学院 ,山东淄博255049;山东理工大学交通与车辆工程学院 ,山东淄博255049;山东理工大学交通与车辆工程学院 ,山东淄博255049;山东理工大学交通与车辆工程学院 ,山东淄博255049【正文语种】中文【中图分类】U463.82现代轿车车身大多数采用全承载式结构，这在很大程度上满足了结构设计的轻量化要求．承载式车身几乎承载了轿车使用过程中的各种载荷，如扭转、弯曲和碰撞载荷等．在这些载荷的作用下，轿车车身的刚度特性尤显重要.如果白车身刚度不足，在使用过程中车身变形会比较大，特别是立柱、门框、窗框等关键部位的变形过大时，可能造成门锁变形、内饰脱落、整车密封性差，甚至车门卡死、框内玻璃被挤碎等现象．因此，在设计过程中必须考虑白车身整体刚度和关键部位的变形．本文通过有限元仿真分析为白车身设计提供参考.对工程项目的分析和研究，CAD数据一定先于CAE数据，这就要求在做分析之前，首先必须依据CAD数据建立CAE的有限元模型，在有限元模型建立的过程中，要保证两者的一致性，确保后续进行分析的有限元模型能够充分反映车身的真实性能情况[1].因此，建立有效高质量的有限元模型至关重要.1.1 白车身网格处理大部分车身构件是由薄板件冲压而成的，所以采用2D壳单元来模拟车身构件，在保证模型计算精度与速度的前提下，单元基本尺寸定义为15mm，并对网格设置相应的质量标准，见表1.1.2 白车身材料参数该轿车白车身使用的钢板厚度范围为0.5～4mm，大多数零件的材料厚度在0.8～3mm，白车身的材料性能见表2.1.3 白车身的连接方式轿车白车身大约有4000个左右的焊点，一般由车身的六大部件焊接成型，包括地板总成、左右侧围、顶盖、下车身、后搁板，本文采用Hyperworks中的ACM焊点类型来模拟车身的连接.ACM(Area Contact Method)是一种特殊的焊接方法，不同于刚性单元结点连接的方法,它是由一个六面体(PSOLID)和RBE3 单元组成，更能准确模拟焊点信息，不会增加局部的刚度,如图1所示.该白车身共有171个零件，在有限元模型中共有384 595个单元，375 540个节点，3 500个焊点.白车身有限元模型如图2所示.汽车车身的基本功能是安装汽车的各零件，并保证各零件相对位置不变.汽车在平坦路面上匀速行驶的弯曲载荷和在崎岖路面上低速行驶时的扭转载荷，是汽车在使用过程中常遇到的两种工况载荷[2].为避免车身在遇到以上工况时出现大变形，车身的刚度需要满足一定的要求.2.1 弯曲刚度分析对车身进行弯曲刚度分析时采用接近实际情况的载荷施加方式，按照实际的运行工况施加约束条件.约束：约束前后左右弹簧支座X、Y、Z方向的平动自由度如图3所示.载荷：在前排左右座椅位置沿Z轴方向分别施加大小为1 500N的集中载荷，在后排座椅的中间位置沿Z轴方向施加大小为4 000N的集中载荷，并通过RBE3的方式将载荷加载点与地板柔性连接，如图4所示.车身结构的弯曲刚度可以通过车身前后纵梁下方、门槛梁下方、前围板下部沿Z 轴方向的挠度来评价，测量点的间隔为150mm，共29个测量点.如图5所示.计算输出测量点沿Z轴的变形量，结果如图6所示.通过图6曲线可以看出在节点ID=910处的变形量最大，最大变形量为0.55mm. 车身弯曲刚度的求解公式为式中：Kb为弯曲刚度(N/mm)；W为加载的全部弯曲载荷(N)；d为地板以及门槛梁、纵梁位置的最大挠度(mm) [3].通过式(1)计算可得车身的弯曲刚度为14 000N/mm.2.2 扭转工况分析在对白车身进行扭转工况分析时，按照工况条件施加约束条件，并给白车身施加扭转载荷.约束:约束前防撞梁中间部位X、Y、Z方向的平动自由度，约束左右后弹簧支座处的X、Y、Z平动自由度.载荷：在前减震器安装支座位置施加大小相等、方向相反的垂向力，形成扭矩.最大扭转载荷计算公式为式中：P为前轴最大载荷；S为前轮轮距；T为扭转载荷.上述约束反载荷如图7所示.白车身在扭转工况下的位移云图如图8所示.车身扭转刚度的求解公式为式中：T为施加扭转载荷;δL为左侧前悬架安装点的挠度值;δR为右侧悬架安装点的挠度值;L为左右安装点的距离[3].由扭转工况下的云图可知δL=6.8mm，δR=7.25mm，L为1 575mm，求得车身的扭转刚度为K=9244(N·m)/(°)2.3 白车身模态分析模态是对车身结构固有动态性能的一个反应，其固有频率和振型都与外界载荷条件无关.车身结构的振型主要集中在低频率段，所以求解模态频率范围可设置在60Hz 以内，这样可以节省计算时间，提高效率[4].对汽车进行振动分析时，将无限多自由度的车身进行离散化处理，其运动微分方程可表示为式中：M为结构的质量矩阵；C为结构的阻尼矩阵;K为整体刚度矩阵；P(t)为载荷阵列.进行自由模态分析时，考察结构的固有特性，假设{P(t)}=0.省略对固有特性影响较小的结构阻尼[5]，式(4)可简化为自由模态分析的前六阶模态为刚体模态，计算得到60Hz以内的白车身固有频率与振型如表3所示，第七～第十阶振型云图如图9～图12所示.汽车在正常路面上行驶的过程中，会有很多外部的载荷和激励通过各种传递路径传递到车身，引起结构的响应.这些外在激励所产生的振动、噪声的频率与车身的固有频率重合，将会发生共振，使得噪声更加严重，车身振动更加剧烈[6].作为汽车主要激振源的发动机其激振频率为式中：f为发动机的激励频率；n为发动机的转速(r/min)；μ为发动机运转过程中转速上下浮动的误差；m为发动机的实际缸数.该车型采用的是一款四缸汽油发动机，怠速转速为650r/min，上下浮动误差为50r/min，带入式(6)得出发动机怠速工况下的频率在20～23.34Hz范围内.白车身结构自由模态的一阶扭转模态频率为33.4Hz，在发动机激励频率的范围之外，避免了结构方面产生共振的可能性.来自路面的激励频率范围约为5～20Hz，同样不会激发车身出现较大的共振现象[7].通过对白车身进行弯曲、扭转工况的分析，得到了白车身静态抗弯、抗扭刚度性能，为该车型的结构优化设计提供了很好的借鉴和依据.通过模态分析得到了模态频率及振型，有限元分析结果表明，其弯曲刚度、扭转刚度均满足白车身结构设计要求.【相关文献】[1]彭超. 以轻量化为目标的某乘用车车身优化设计与研究[D].邯郸：河北工程大学,2015.[2] 于国江. 汽车白车身刚度仿真分析与检测技术研究[D].长沙：湖南大学,2014.[3] 杨佳璘. 乘用车白车身有限元分析及其轻量化设计[D]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2013.[4]马骊凕,朱智民.轿车白车身模态分析[J]. 振动与冲击,2013(21):214-218.[5] 夏兆义,冯兰芳,王宏晓,等.某轿车白车身模态分析与优化[J]. 机械研究与应用, 2011(3):26-28.[6] 杨年炯, 钱立军, 关长明. 某轿车白车身模态分析[J]. 机械设计与制造, 2010(2):235-237.[7] 韩阳,李洪力,朱延鹏.某轿车白车身模态有限元分析与试验研究[J].机械研究与应用,2015(3):105-107.。

08基于HyperWorks8.0的家用轿车B连接点刚度分析--张羽翼

基于HyperWorks 8.0的家用轿车B连接点刚度分析张羽翼宋凯一汽海马汽车有限公司基于HyperWorks 8.0的家用轿车B连接点刚度分析B Joint Stiffness Analysis on Family SedanUsing HyperWorks 8.0张羽翼宋凯(一汽海马汽车有限公司产品开发部CAE室)摘要：通过某家用轿车B连接点的刚度分析实例，建立了B连接点附近的钣金组合件的有限元模型。

采用CWELD单元来模拟钣金件模型之间的焊点。

在有限元模型建立方面考虑了网格尺寸对计算结果的影响以及是否考虑钣金件之间的相互作用、摩擦。

对于仿真结果，一方面采用企业自身的工况加载方式和审定标准来评价B连接点的刚度情况，另一方面通过对焊点受力的对比分析来筛选焊点分布方式。

关键词：连接点分析CWELD HyperWorksAbstract: In this paper, a finite element model for assembly sheets which round B joint is established by analyzing the B joint stiffness of a certain family sedan. The welding spots between the models of sheets are simulated by CWELD element. The size of mesh is considered as contribution for calculative result as well as the function and friction between sheets. For result of simulation, we evaluate the B joint stiffness using in-house loading method and evaluation standard; On the other hand, we select the distribution of welding spots through comparing the loading conditions of the welding spots.Key words:joint analysis，CWELD，HyperWorks1 前言汽车车身上T形连接点与其它承载件共同形成了一个牢固的车身承载结构。

商用车白车身刚度影响因素分析

商用车白车身刚度影响因素分析贺娜;陈瑞峰【摘要】文章通过对白车身刚度计算方法的分析,并结合大量试验来研究约束方式和挡风玻璃对商用车白车身刚度的影响.通过试验数据的分析可知:约束方式对商用车白车身扭转刚度和弯曲刚度基本无影响,刚度偏差值在5％以内.挡风玻璃对商用车白车身扭转刚度贡献大,刚度提升幅度可高达111％;对商用车白车身弯曲刚度贡献小,刚度提升幅度在5％以内.文章所得出的结论在一定程度上能够指导白车身刚度试验和修正白车身设计.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)012【总页数】3页(P88-90)【关键词】商用车;白车身;扭转刚度;弯曲刚度【作者】贺娜;陈瑞峰【作者单位】陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院,陕西西安 710200;陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院,陕西西安 710200【正文语种】中文【中图分类】U463.8引言汽车白车身刚度是整车设计的一个关键指标，指的是车辆在外力作用下抵抗变形的能力。

它是影响汽车关键性能的重要因素（如NWH、安全性、舒适性等性能），在车身设计阶段对刚度进行分析是必不可少的[1-2]。

白车身刚度不足会造成车辆在行驶过程中驾驶室门框、窗框等变形较大，严重时会导致玻璃破碎，车门卡死，各部件产生共振和噪声，影响车辆的安全性和舒适性[3]。

随着汽车工业的发展和人们对舒适性等要求的不断提高，商用车白车身刚度越来越受到重视。

白车身刚度的获取方式主要有两种：一种是通过CAE 的方式获得，在驾驶室设计的早期对驾驶室设计进行指导修正；一种是通过台架试验的方式获得，在驾驶室设计的后期对驾驶室设计进行验证和修正。

在实际的操作过程中，由于驾驶室工工艺、制造水平、材料等因素的影响，台架试验获得的刚度值能更准确的验证指导白车身设计。

为了获得更加准确的白车身刚度值，对影响白车身刚度的因素进行分析研究十分必要，同时对指导白车身设计具有十分重要的意义。

本文通过对白车身刚度计算方法的分析，并结合大量试验来研究约束方式和挡风玻璃对商用车白车身刚度的影响。

HyperWorks在白车身刚度建模对标分析中的应用

HyperWorks在白车身刚度建模对标分析中的应用作者：瞿晓彬戴轶1 引言现代轿车车身大多数采用全承载式结构，承载式车身几乎承载了轿车使用过程中的所有载荷，主要包括扭转、弯曲等载荷，在这些载荷的作用下，轿车车身的刚度特性则尤显重要。

车身刚度不合理，将直接影响轿车的可靠性、安全性、NVH性能等关键性指标，白车身的弯曲刚度和扭转刚度分析是整车开发设计过程中必不可少的环节。

本文通过和试验方案对比，提出了用于刚度分析的有限元模型前处理方法，通过将计算结果和试验结果对比，证明了前处理方法的合理性。

2 白车身结构刚度分析的前处理2.1 白车身结构的有限元建模根据企业内部标准，首先利用HyperMesh对白车身各部件进行网格划分，得到白车身的有限元模型，如图1所示。

该模型主要由四节点和三节点的壳单元构成，焊点采用ACM方式，部分结构涂胶采用胶粘单元模拟。

该模型共有438145个节点，432051个单元。

图1 白车身结构有限元模型2.2 边界条件与载荷的处理在白车身扭转刚度试验中，后轴固定夹具通过球铰作用于后减震塔上。

前轴扭转夹具通过球铰作用于前减震塔处，此处球铰的作用是为了保证载荷作用在垂直方向上，在试验过程中，该机构在y方向会产生微小的位移。

同时，前轴扭转夹具对车身前部起到了支撑作用，扭转刚度试验如图2所示。

故有限元模型中，扭转工况的边界条件为：后减震塔约束X，Y，Z，3个方向的自由度，前减震塔约束X方向的自由度。

扭转工况的载荷施加在前减震塔中心点上，在垂向施加大小相等方向相反的载荷。

载荷的大小通过公式F=M/L求得，其中M为试验要求的扭矩值，L为左右减震塔中心之间的距离。

在线性分析中，施加扭矩的大小和最后计算得到的刚度值无关，但是为了和试验中测点的位移作对比，分析中施加的扭矩大小应该和试验的相同，故分析中施加的扭矩为4080Nm，如图3所示。

图2 扭转刚度试验装置图图3 扭转工况示意图弯曲刚度试验中，固定夹具通过球铰作用于前后减震塔上，试验过程中前部机构在X方向会产生微小的位移，故有限元模型中，弯曲工况的边界条件为：前减震塔约束Y,Z 2个方向的自由度，后减震塔约束X，Y，Z，3个方向的自由度。

乘用车侧门玻璃对NVH性能影响的分析

乘用车侧门玻璃对NVH性能影响的分析刘洋;张荣松【摘要】乘用车的侧门玻璃作为影响窗框刚度和模态的重要部分,对NVH的性能分析也产生重要影响.以某款SUV的车门为研究对象,采用Hypermesh软件建立侧门的有限元模型,并对比分析玻璃安装仿真前后的侧门模态、腰线弯曲刚度、整体弯曲刚度求解结果.分析表明,建立侧门玻璃有限元模型,不会影响振型变化,但对固有频率和车门刚度有不同程度影响,可通过增加焊点和加强筋操作来进行优化.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2018(056)011【总页数】3页(P96-98)【关键词】侧门玻璃;Hypermesh;模态分析;弯曲刚度【作者】刘洋;张荣松【作者单位】200093上海市上海理工大学机械工程学院;201108上海市中建材凯盛机器人(上海)有限公司【正文语种】中文【中图分类】U461.40 引言乘用车的车门一般由车门内外板、门窗框、玻璃导槽、门铰链、门锁以及门窗附件组成，多为薄板零件冲压焊接而成[1]，而侧门玻璃又不像前后挡风玻璃一样，生产过程中使用高强度粘结剂作为缓冲，而是依靠玻璃升降器作用来达到防风和部分装饰件的作用[2]。

在做有限元分析过程中，侧门玻璃也是直接用刚性连接与窗框固连的单元，其刚度对车辆的噪声和舒适性指标不可避免造成一定影响，同时，也影响玻璃导槽和车门窗框的装配稳定性，在对汽车NVH（Noise，Vibration，Harshness）性能分析时也有密切关系。

本文以某款SUV车型的侧门作为研究模型，基于Hypermesh软件平台，分析侧门玻璃在NVH性能分析过程中对车门模态和刚度的影响，可对实际产品的设计优化过程作为参考。

1 侧门有限元模型的建立通过CAD三维建模软件将侧门几何转换为相应文件格式导入Hypermesh软件，并需要在该软件中对零件进行几何清理，简化螺栓孔、圆角等部分不影响分析结果的结构，之后，根据不同部件进行划分网格和建立连接[3]。

某轿车挡风网摇臂刚度分析

某轿车挡风网摇臂刚度分析秦瑞娟1,2（1.东华大学材料学院，上海市 200000；2.恩坦华汽车部件有限公司，上海市 200000) 摘要：简化了某轿车挡风网的有限元模型，在挡风网关闭的情况下，结合运用Hypermesh及MSC.NASTRAN有限元分析软件进行了某轿车挡风网摇臂的刚度分析。

有限元分析结果显示了挡风网摇臂的变形情况及及变性量。

针对分析结果提出了两种结构改进方案。

关键词：挡风网摇臂；有限元分析；MSC.NASTRAN；变形Abstract：The FEA model of a car wind deflector is simplified. When the wind deflector is closed, the stiffness of net frame upper is analyzed using Hypermesh and MSC.NASTRAN. The analysis result showsthe net frame upper’s defo rmation condition and amount.According to this result, two structural improvements are proposed.Key words:Net Frame Upper;Finite Element Analysis;MSC.NASTRAN; Deformation汽车在行车的过程中，如果行驶的速度较快，而车内需要换气时，则需要开启车窗，车窗开启时往往有气流吹向乘客且带有较大的风噪，那么此时挡风网起了一定的作用。

当气流经过挡风网后，改变流过汽车的气流方向，避免气流直接吹向乘客，同时降低高速行驶时气流引起的噪声，提高乘车的舒适度。

但是挡风网有时由于结构设计缺陷导致刚度较低。

本文正是对某轿车挡风网摇臂刚度进行了有限元分析，文中所述某轿车的挡风网组件包括固定架、摇臂、沿摇臂滑动的玻璃压卡、连杆、一对安装座架、扭簧转轴、一对位于扭簧转轴上的扭簧、帘布，其中帘布、固定架和摇臂为一体结构，安装座架底部设有固定卡固定在导轨上。