白车身扭转刚度分析报告

第 9页 共 9 页
-0.31051 -6.692
-0.28135
8
2100
-7.648
-0.32223
-6.182
-0.36061
9
2400
-8.761
-0.36874
-7.101
-0.41515
10 2600
-7.461
-0.43620
11 2800
-7.718
-0.45122
12 3000
-7.747
-0.45287
白车身扭转刚度分析报告
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6 结论 通过上述计算结果可知：
6.1 QQ 白车身扭转刚度为 5751.1N· mm/ º。 6.2 通过变形云图可以看出，设计车位移等值线过渡自然，无突变，说明白车身变形状 态良好，见图 5～图 7。 6.3 从扭转变形曲线看，曲线无突变，该车扭转变形良好。
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表 1 加载点位移和刚度表
子工况 1
子工况 2
子工况 3
左、右加载点位移
3.379
3.361
4.85
（mm）
-4.106
-5.412
-5.623
扭角（º）
0.438
0.513
0.612
刚度（N·mm/ º）
6718.9
5732.4
4801.9
本次分析采用 Hypermesh 作前处理，Altair optistruct 求解。HyperMesh 是世界领先的、 功能强大的 CAE 应用软件包，也是一个创新、开放的企业级 CAE 平台，它集成了设计与 分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面， 与多种 CAD 和 CAE 软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能；Altair Optistruct 是一 个综和隐式和显示求解器与一体的大规模有限元计算软件，几乎所有的线性和非线性问题 都可以通过其进行求解。Altair Optistruct 最强大的功能是其友好的 CAO 接口，通过 Altair Optistruct 可以进行形状、尺寸、拓扑结构等优化，采用固定的内存分配技术，具有很高 的计算精度和效率。 3 有限元模型建立
（mm）
后纵梁
扭角（°）
扭角（°）
Z1-Z2（mm）
1
100
-0.390
-0.03058
2
400
-0.896
-0.06940
3
700
-1.459
-0.10761 -2.214
-0.09329
4
900
-2.188
-0.14857 -3.040
-0.12533
5
1200
-2.941
-0.19569 -4.341
4
900
-2.174
-0.14762 -3.079
-0.12693
5
1200
-2.889
-0.19223 -4.363
-0.18384
6
1500
-3.643
-0.24516 -5.735
-0.24133
7
1800
-4.937
-0.29640 -7.016
-0.29497
8
2100
-8.137
-0.34283
计算平均刚度作为白车身的扭转刚度：
白车身扭转刚度＝（6718.9+5732.4+4801.9）/3＝5751.1N· mm/ º 本次分析在车身纵梁下部和门槛下部分布了一系列考核点，通过考核点的 X 坐 标值和车身扭转时产生的转角描绘扭转变形曲线。考核点如图 8 所示。
图 8 QQ 车考核点位置
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13 3200
-7.669
-0.44872
扭转子工况 1 变形曲线见下图：
图 9 扭转子工况 1 变形曲线图 第 6页 共 9 页
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表 3 扭转子工况 2 考核点变形值
序号
X 坐标 （mm）
考核点垂向变形量 Z1-Z2（mm）/扭角（°）
门槛 前纵梁
扭角（°） Z1-Z2 Z1-Z2（mm）
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图 6 QQ 白车身 Z 向变形图（子工况 2）
图 7 QQ 白车身 Z 向变形图（子工况 3）
根据分析得到的位移数值，可以求出各个子工况的扭转刚度。 扭角计算公式为：θ＝arcsin((|Z1-Z2|)/Y)，其中 Z1、Z2 为左右加载点 Z 向位移，Y 为 左右加载点 Y 向距离。 扭转刚度计算公式为：扭转刚度＝ (T 180) /( ) 白车身三个扭转子工况下加载点的 Z 向位移、扭角计算值和刚度见下表：
序号
X 坐标 （mm）
考核点垂向变形量 Z1-Z2（mm）/扭角（°）
门槛 前纵梁
扭角（°） Z1-Z2 Z1-Z2（mm）
（mm）
后纵梁
扭角（°）
扭角（°）
Z1-Z2（mm）
1
100
-0.377
-0.02956
2
400
-0.890
-0.06893
3
700
-1.452
-0.10709 -2.239
-0.09434
-0.18291
6
1500
-3.749
-0.25229 -5.657
-0.23805ຫໍສະໝຸດ Baidu
7
1800
-5.105
-0.30648 -6.902
-0.29018
8
2100
-7.964
-0.33554
-6.170
-0.35991
9
2400
-9.293
-0.39114
-7.191
-0.42041
10 2600
-7.750
QQ 数模及有限元模型见下图：
图 1 QQ 数模及有限元模型
4 白车身扭转刚度分析边界条件 对设计车 QQ 施加边界条件：在前悬架与车身连接处约束 X、Y、Z 移动自由度和 X、
Y 的旋转自由度，分三个子工况在后悬架板簧前吊耳铰接处、两吊耳中间限位支架处和板 簧后吊耳铰接处施加大小为 3000N、方向相反两个集中力。
-5.971
-0.34830
9
2400
-9.568
-0.40271
-6.930
-0.40515
10 2600
-7.553
-0.44158
11 2800
-8.173
-0.47782
12 3000
-8.787
-0.51367
13 3200
-9.372
-0.54837
扭转子工况 3 变形曲线见下图：
图 11 扭转子工况 3 变形曲线图 第 8页 共 9 页
5 分析结果 考虑到本车前悬架为独立悬架，后悬架为板簧连接的非独立悬架，通过分析得到每个
扭转子工况下加载点的最大位移，来计算白车身在每个子工况下的扭转刚度，然后求得平 均扭转刚度作为白车身的扭转刚度。
在各扭转工况下，白车身 Z 向变形图如下：
图 5 QQ 白车身 Z 向变形图（子工况 1） 第 3页 共 9 页
-0.45310
11 2800
-8.303
-0.48542
12 3000
-8.666
-0.50659
13 3200
-8.770
-0.51314
扭转子工况 2 变形曲线见下图：
图 10 扭转子工况 2 变形曲线图 第 7页 共 9 页
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表 4 扭转子工况 3 考核点变形值
-0.06994
3
700
-1.474
-0.10871 -2.196
-0.09253
4
900
-2.205
-0.14972 -2.998
-0.12360
5
1200
-2.986
-0.19869 -4.237
-0.17853
6
1500
-3.825
-0.25741 -5.528
-0.23262
7
1800
-5.172
白车身扭转刚度分析各子工况边界条件的加载如下：
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图 2 白车身扭转刚度分析子工况 1 边界条件
图 3 白车身扭转刚度分析子工况 2 边界条件 第 2页 共 9 页
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图 4 白车身扭转刚度分析子工况 3 边界条件
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表 2 扭转子工况 1 考核点变形值
序号
X 坐标 （mm）
考核点垂向变形量 Z1-Z2（mm）/扭角（°）
门槛 前纵梁
扭角（°） Z1-Z2 Z1-Z2（mm）
（mm）
后纵梁
扭角（°）
扭角（°）
Z1-Z2（mm）
1
100
-0.395
-0.03097
2
400
-0.903
根据设计部门提供的白车身的工艺数模建立 QQ 的计算模型，对模型进行了有限元离 散处理：白车身所有零部件都采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模拟， 少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要；粘胶用实体单元模拟，焊接采用 CWELD 和 RBE2 单元模拟。其中四边形单元 469700 个，三角形单元 15543 个，三角形单元比例 3.4%。
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1 分析目的 车身是轿车的关键总成，除了保证外形美观以外，汽车设计工程师们更注重车身结构
的设计。车身应有足够的刚度，刚度不足，会导致车身局部区域出现大的变形，从而影响 了车的正常使用。低的刚度必然伴随有低的固有频率，易发生结构共振和声响。
本报告以 QQ 白车身为研究对象，利用有限元法，对其进行扭转刚度分析。 2 使用软件说明
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项目名称： QQ 458321486
编制： 校对： 审核： 批准：
日期： 日期： 日期： 日期：
XX 汽车有限公司 2013 年 03 月
目录
1 分析目的...................................................................................................................................... 1 2 使用软件说明.............................................................................................................................. 1 3 有限元模型建立.......................................................................................................................... 1 4 白车身扭转刚度分析边界条件.................................................................................................. 1 5 分析结果...................................................................................................................................... 3 6 结论.............................................................................................................................................. 9