某轻型载货车白车身刚度和强度试验分析
白车身弯扭刚度测试技术与评价方法
20技18术年聚7焦月
技术看点
白车身弯扭刚度测试技术 与评价方法
李伟 端木琼 李占方 （中国汽车技术研究中心有限公司）
摘要：为了满足汽车的舒适性、安全性及操控性方面的要求，在车型开发前期需要评估汽车的弯扭刚度。不同试验条件下测 出的刚度值差异很大，为确保数据的统一性和精确性，提出一种测试技术，通过对比 ! 种试验方案，得到扭转方案 ! 改善了 试验过程中的侧向位移，更接近汽车的真实工况；在该方法的基础上，统计几十款 " 级车的弯扭刚度试验数据，总结出 " 级
之间的距离，间接计算出前后悬的相对扭转角，然后通
载荷
图 B 白车身扭转刚度加载示意图
过加载力矩和前后悬的相对扭转角计算出白车身扭转
前、后悬处扭转角的计算公式为：
- -
2第0178（期7）
技术聚焦
Feature
f=
!f+"f arctan（ # ）
f
（1）
$=
=f-
（3）
距离前轴为 - 的测点 % 向的误差补偿量（/mm）
为：
="r10/. -).
（6）
式中：0— ——前后悬之间的 , 向距离，mm；
-— ——测点距前轴的 , 向距离，mm；
"r1— ——后悬 % 向变形量的平均值，mm。
距离前轴为 - 的测点补偿后的变形量（11/mm）为：
!r+"r arctan（ # ）
r
（2）
式中：f，$—— —前、后悬处扭转角，（）；
பைடு நூலகம்
!f，"f— ——前悬左、右侧 % 向的变形量，mm；
!r，"r— — —后悬左、右侧 % 向的变形量，mm；
白车身强度分析报告
白车身强度分析报告1. 引言白车身是指汽车的主体骨架部分，它承受着车辆的重量和各种外部力的作用。
白车身的强度是保证车辆在运行过程中能够承受各种力和压力而不发生变形或破裂的重要指标。
本文将对白车身的强度进行分析，以提供有关白车身设计和改进的参考。
2. 强度分析方法为了分析白车身的强度，我们可以采用有限元分析（FEA）方法。
有限元分析是一种工程设计和分析的常用方法，通过将结构细分为有限数量的元素，利用数值计算方法对每个元素进行分析，从而得出整个结构的行为。
以下是强度分析的步骤：2.1 几何建模首先，需要建立一个准确的白车身的几何模型。
可以利用计算机辅助设计（CAD）软件或三维扫描技术获得车身的三维模型。
2.2 材料属性定义每种材料都有其特定的力学性质，如弹性模量、屈服强度和断裂韧性等。
在分析中，需要将这些材料属性定义在模型中。
2.3 边界条件设定在分析中，需要考虑车身受到的各种外部力和约束条件。
这些外部力可以是来自引擎、悬挂系统或碰撞等。
同时，还需要考虑车身的支撑条件和连接点的约束。
2.4 网格划分为了对车身进行数值计算，需要将其细分为有限数量的元素。
这些元素可以是三角形、四边形或六边形等。
网格划分的密度和精度对分析结果的准确性有很大影响。
2.5 载荷施加在分析中，需要根据实际情况施加各种载荷，如静载荷、动载荷和碰撞载荷等。
这些载荷将作用于车身结构上，并导致应力和变形的产生。
2.6 求解和结果分析经过以上步骤的准备，可以使用有限元软件对车身进行数值计算。
通过求解有限元方程，可以得到车身在不同载荷下的应力和变形分布。
然后，可以对分析结果进行评估和比较，以了解车身的强度和刚度。
3. 强度改进措施根据强度分析结果，可以提出一些改进措施来增强白车身的强度和刚度。
以下是一些常见的改进措施：3.1 材料优化选择具有更高强度和刚度的材料，如高强度钢或铝合金，可以显著提高白车身的整体强度。
3.2 结构优化通过对车身结构进行优化设计，可以减少材料的使用量，同时提高整体的强度。
白车身强度分析
白车身强度分析高晓庆廖世辉闫立志陈建华长安汽车股份有限公司汽车工程研究总院白车身强度分析Strength Analysis for Body In White高晓庆廖世辉闫立志陈建华（长安汽车股份有限公司汽车工程研究总院CAE所，重庆，401120）摘要：研发中的试制车辆在道路试验过程中通常会出现开裂等问题。
在设计过程中需关注车身的强度。
CAE通过强度分析模拟路试中极限工况，找出风险区域，提供结构优化方案，提高车辆性能，避免车辆在实际使用中出现开裂的质量问题，保证车辆的正常使用。
本文针对开裂问题进行结构优化。
关键词：白车身；强度； CAEAbstract: Threr are cracks in working process usually .That is the reason why we should pay attention to the BIW strength in design. We can find the reason taht caused crack using CAE simulation. In this paper, we do the cases to solve probelem using strength analysis ofMSC.Nastran in auto structure design.Key words: body in white; strength ;CAE1引言车辆研发需要进行试制车辆的道路试验，重点考察设计车辆的性能。
设计要求在路试中车身不可以出现开裂。
CAE通过车身强度分析可模拟试制车辆在道路试验中的多种极限工况，找出风险区域，提供解决方案。
因此车身的强度分析对于整车的正常使用有非常重要的作用。
本论文主要是针对路试中开裂的问题进行白车身多种极限工况下的强度分析，进行结构优化，解决开裂问题。
2 基于Nastran的汽车车身强度分析（SOL101）本文以某项目开发为例，利用MSC.Nastran分析白车身在颠簸+制动、单轮下掉、转弯、扭转极限工况下的强度，针对开裂区域提供解决方案。
白车身结构强度分析报告
目录1.分析目的 (1)2.使用软件说明 (1)3.模型建立 (1)4 边界条件 (3)5.分析结果 (3)6.结论 (21)1.分析目的白车身结构的静强度不足则会引起构件在使用过程中出现失效。
本报告采用有限元方法对Q11白车身分别进行了满载、1g制动、0.8g转弯、右前轮抬高150mm、左后轮抬高150mm、右前轮左后轮同时抬高150mm,6种工况的强度分析，观察整车受力状况，找出高应力区，考察其零部件的强度是否满足要求，定性地评价Q11白车身的结构设计，并提出相应建议。
2.使用软件说明本次分析采用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。
通过Altair Optistruct可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的内存分配技术，具有很高的计算精度和效率。
3.模型建立对车身设计部门提供的Q11白车身CAD模型进行有限单元离散，CAD模型以及有限元模型如图3.1所示。
白车身所有零部件均采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳图3.1 Q11白车身CAD以及有限元模型单元类型四边形单元三角形单元单元数目46970015543三角形单元比例 3.4%焊接模拟Rbe单元及实体单元涂胶模拟实体单元单元质量良好强度分析模型质量按整车满载质量计算，其中的白车身附加质量（见表 3.2）用质量点单元CONM2单元模拟。
发动机和变速箱、油箱、备胎、冷凝器、前门总成、滑移门总成、后背门总成、发动机罩总成、前排座椅及乘员等使用RBE刚性单元加载到相应总成的安装处。
白车身结构强度分析报告模版
目录1.分析目的 (1)2.使用软件说明 (1)3.模型建立 (1)4 边界条件 (3)5.分析结果 (3)6.结论 (21)1.分析目的白车身结构的静强度不足则会引起构件在使用过程中出现失效。
本报告采用有限元方法对Q11白车身分别进行了满载、1g制动、0.8g转弯、右前轮抬高150mm、左后轮抬高150mm、右前轮左后轮同时抬高150mm,6种工况的强度分析，观察整车受力状况，找出高应力区，考察其零部件的强度是否满足要求，定性地评价Q11白车身的结构设计，并提出相应建议。
2.使用软件说明本次分析采用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。
通过Altair Optistruct可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的存分配技术，具有很高的计算精度和效率。
3.模型建立对车身设计部门提供的Q11白车身CAD模型进行有限单元离散，CAD模型以及有限元模型如图3.1所示。
白车身所有零部件均采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳图3.1 Q11白车身CAD以及有限元模型单元类型四边形单元三角形单元单元数目46970015543三角形单元比例 3.4%焊接模拟Rbe单元及实体单元涂胶模拟实体单元单元质量良好强度分析模型质量按整车满载质量计算，其中的白车身附加质量（见表 3.2）用质量点单元CONM2单元模拟。
发动机和变速箱、油箱、备胎、冷凝器、前门总成、滑移门总成、后背门总成、发动机罩总成、前排座椅及乘员等使用RBE刚性单元加载到相应总成的安装处。
白车身强度分析及优化设计
10.16638/ki.1671-7988.2020.10.054白车身强度分析及优化设计刘小会，杨越（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽合肥230001）摘要：文章首先阐述了车身强度分析的目的以及CAE分析的方法，然后分析了基于强度考虑的车身优化设计方法。
以某型汽车C柱区域的强度问题为例，进行了原因分析和方案优化，经CAE分析验证，结果满足要求。
关键词：汽车；强度；CAE 分析；应力中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2020)10-181-03The Optimal Design of The White Body StrengthLiu Xiaohui, Y ang Y ue（The technology center of the jiang huai automobile, Anhui Hefei 230001）Abstract: This paper first describes the purpose of the body strength analysis and the method of CAE analysis, then analyzes the body design method based on intensity is considered. Finally, this paper takes the strength of the column with a certain type of car C area problem as example, has carried on the analysis of the causes and scheme optimization, the final CAE analysis verify again, can meet the requirements.Keywords: Automobile; Strength; CAE; StressCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2020)10-181-03前言汽车的结构强度主要由车身强度来决定。
实验 白车身弯扭刚度测试
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
导出实验报告
汽车车身结构与设计
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
保存
汽车车身结构与设计
汽车车身结构与设计
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
选择弯曲刚度/扭转刚度
汽车车身结构与设计
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
进入系统，点击左上方的型号管理，进入子模块，见下图。
汽车车身结试
添加型号
汽车车身结构与设计
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
根据实际参数填写
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
实验 汽车白车身静态弯曲、扭转刚度测试
• 实验目的及要求
1. 被测试车身部件按照使用过程中的约束条件和载荷条件进行模拟工况试 验，在试验条件下进行弯曲刚度测试。 2.测定承载式车身在静载荷作用下的弯曲变形状态，从而计算并评价车身 结构的刚度是否合适。 3.通过试验测得各位移传感器变化量。 4.分析车身承受静态弯曲载荷时的结构变形。
汽车车身结构与设计
系统工作原理示意图
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
弯曲刚度测试
汽车车身结构与设计
扭转刚度测试
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
• 实验步骤：
1. 固定加载梁并使其水平。 2. 布置传感器，根据软件要求测得数值，输入软件。 3. 实验准备
a．选择弯曲刚度（左）。 b．选择型号。 c．预加载（点击预加载按钮）。 注：预加载是为了消除机械间隙，消除实验误差。 4. 开始实验 点击开始按钮即可。 6. 导出实验报告 a. 点击报告按钮，进出下图界面。
•实验设备
汽车白车身刚度检测台，工控机，附带工具（线性位移传感器、力传感器、 数据采集系统），白车身。
白车身刚度实验报告060901
二、白车身静刚度试验1 白车身弯曲刚度试验1.1 测试仪器设备加载设备：千斤顶2只，力传感器2只，应变仪1台； 位移采集：Topcom GTS 801全站仪。
1.2 车身支承及加载方式在车身轮位附近设置4个铰支点，支承点如图1、2所示。
在车身中柱下方车身底部用2只千斤顶加载，加载力的大小由力传感器测定，并保持一致。
加载现场如图3、4所示。
4个支点的相对位置平面图如图5所示。
图1 前支点 图2 后支点图3 左侧加载 图4 右侧加载图5 支点相对位置示意图 图6测点分布平面图1.3 测点布置在车身前窗平台上选择两个镜像点作为位移测点1#、2#，在车身中柱上方顶部选择两个镜像点作为位移测量点3#、4#，平面图如图6所示，测点照片如图7、8所示。
弯曲试验时，仅采集3#、4#测点的垂向坐标变化，用于计算测点的垂向位移。
图7 1#、2#测点 图8 3#、4#测点1.4 弯曲试验实测原始数据3#、4#号测点实测垂向坐标值见表1。
表1. 测点垂向坐标实测原始数据1.5 弯曲刚度折算方法及结果车身结构基本对称，以等刚度等效简支梁的弯曲模拟车身的弯曲变形。
如图9所示，在力P 作用下，A 点的横向位移为：图9 车身弯曲等效简支梁()223A Pa L a x EIL-=其中，EI 为抗弯刚度。
在试验实测中， 1.45, 2.46a m L m ==，则车身等效抗弯刚度为：0.2906AP EI x = 将表1中的测点坐标平移，使零载荷时坐标为零，则力~位移曲线（P~x A ）如图10所示。
图10 弯曲状况力与位移曲线按3#测点计算的曲线平均斜率为：63 1.587710/APk N m x ==⨯。
按4#测点计算的曲线平均斜率为：64 1.649110/APk N m x ==⨯。
取上述两个斜率的平均值作为力~位移曲线斜率，则车身的平均等效抗弯刚度为：620.4710()EI Nm =⨯2 白车身扭转刚度试验2.1 试验仪器设备所用仪器设备与弯曲刚度试验的完全相同。
白车身结构强度分析报告
白车身结构强度分析报告项目名称:编制：日期:校对：日期:审核：日期:批准：日期:XX汽车有限公司2013年04月错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签目录1. 分析目的 ..2. 使用软件说明3. 模型建立 .. 4 边界条件 ... 5. 分析结果 .. 6. 结 论 .....1.分析目的白车身结构的静强度不足则会引起构件在使用过程中出现失效。
本报告采用有限元方法对**白车身分别进行了满载、1g制动、转弯、右前轮抬高150mm左后轮抬高150mm 右前轮左后轮同时抬高150mm,6中工况的强度分析，观察整车受力状况，找出高应力区，考察其零部件的强度是否满足要求，定性地评价**白车身的结构设计，并提出相应建议。
2.使用软件说明本次分析采用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CA环口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。
通过Altair Optistruct 可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的内存分配技术，具有很高的计算精度和效率。
3.模型建立对车身设计部门提供的**白车身CAD模型进行有限单元离散，CAD模型以及有限元模型如图所示。
白车身所有零部件均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，网格描述见表。
图**白车身CAD以及有限元模型强度分析模型质量按整车满载质量计算，其中的白车身附加质量（见表）用质量点单元CONM单元模拟。
关于白车身强度分析及优化设计
关于白车身强度分析及优化设计摘要：先谈一谈车身强度分析的方法，而后提出基于强度要求的白车身设计方法，指出当悬架、副车架安装位置不同时，强度设计要点与方法有所不同，最后提出白车身强度优化技巧。
关键词：汽车；强度；应力；设计对于汽车来说，车身强度可以直接影响和决定汽车的结构强度，若车身强度不够，则容易导致汽车的整体结构受到影响。
在汽车行驶过程中，车身结构需要承受不同的荷载，且不能出现裂纹、塑性变形、损坏的问题。
如果在设计过程中存在车身强度不足的问题，则汽车行驶过程中较容易出现塑性变形，汽车的行驶安全与使用寿命随之受到影响。
也正是因为如此，在汽车设计中，必须高度重视车身强度分析及优化设计，充分确保汽车车身的强度。
本文较系统的探究了白车身强度及优化设计，现作如下的论述。
一、车身强度分析的方法车身强度分析十分重要和必要，必须始终视为车身结构优化设计的重点。
汽车的白车身可以承载多种工况下的整车重力与加速度，主要有右转、静止起步、垂直冲击、制动、左转。
在行驶过程中，各个零部件因为受力和大小的不同，为避免出现车身结构开裂、变形等风险，在早期的设计过程中便需要确保每一个零部件有足够的强度。
就车身强度分析的目的来说，最根本的目的是精准评估每白车身每一个零部件的运行情况，确保在各种工况下均可以安全平稳的运行。
若是评估结果低于零部件本身的强度，则表明车身强度不足，必须进行针对性的加强处理[1]。
目前来看，在车身强度分析中，主要是分析五种工况下车身零部件的受力大小，包括静止起步、垂直冲击、右转、制动、左转。
车身强度分析时，可以在ADAMS（机械系统动力学自动分析）里面计算并提取相关信息，关键信息是不同工况下前后悬架与减震器连接点的荷载。
考虑到重力场的作用，对轮心做好约束，并且要释放约束惯性。
在判断与分析白车身强度结果时，有最为基本和重要的一条准则，即白车身的最大应力不能超过其零件的屈服强度。
二、基于强度要求的白车身设计方法在分析白车身强度时，无论是哪一种工况，白车身所受到的力均是由悬架、副车架安装点向周边件传递的，所以悬架、副车架的安装部位受力最大，这一种力可以朝着焊接点向周边的零部件传递。
白车身结构强度分析报告
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白车身弯曲刚度分析
白车身弯曲刚度分析规范前言本标准是为指导白车身的弯曲刚度分析而建立的，目的是通过其规范白车身弯曲刚度分析流程，并提高分析的一致性。
本规范是在过往分析应用的基础上总结形成。
本标准在内容和格式的编排上，符合产品开发体系版式标准的要求。
白车身弯曲刚度分析规范1 范围本标准规定了白车身加载边界条件和、结果的处理和评价方法。
本标准适用于乘用车、部分商用车白车身弯曲分析。
本标准不适用于重型卡车、皮卡类车型。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
无3 术语和定义3.1.本规范中的BIW是指焊接车身的本体部分，不包含通过螺栓装配在车身本体上的部分（车门、发动机罩、行李箱盖以及需要螺栓连接的翼子板、仪表板支持横梁以及焊接在车身上的固定铰链），如图1所示。
图1 BIW示意图3.2.BIP带前挡风玻璃的白车身（在白车身弯曲刚度分析中需要考虑前挡风框变形率时使用不带玻璃的白车身模型，其余窗框变形率使用带玻璃的白车身模型）。
4 白车身弯曲刚度分析4.1加载如图2所示，找出纵梁上位于前后约束在X向的中点位置，用rbe2抓取此位置对应地板上面100*100mm的区域，左右分别加载-Z 向1000N 。
图2 白车身弯曲刚度分析边界示意4.2 约束如图2所示，采用对称约束方式，左后悬反冲块123，约束右后悬反冲块13，左前悬反冲块23，右前悬反冲块3，其中反冲块区域应变rbe2抓取100*100mm 范围内的节点。
4.3 结果后处理4.3.1 刚度值由载荷作用线作一竖直方向的平面与左、右中纵梁底面相交，其与左、右中纵梁底面中线的交点为测量点，测量左侧交点沿Z 向的位移量ΔZ1 和右侧交点沿Z 向的位移量ΔZ2，计算出平均值Δ和刚度值K ，记录于表1 所示的表格中。
白车身质量块安装点动刚度分析与优
图9暋优化前后副车架前支架安装点Z 方向IPI曲线 图10暋优化前后发动机安装点Z 方向IPI曲线 图11暋优化前后变速器安装点Z 方向IPI曲线
图 8暋 厚 度 尺 寸 作 为 尺 寸 优 化 变 量 的 9 组 板 件
表 1暋 尺 寸 优 化 和 圆 整 结 果
mm
优化变量 前铰链立柱内板
上边梁内板 后窗台板
收 稿 日 期 :2009—06—12 基金项 目:国家自然科学基金资助项目(50705067);上海市数 字 化 汽 车 车 身 工 程 重 点 实 验 室 开 放 基 金 资 助 项 目 (2008005)
度与材料特性之 间 的 关 系,拓 扑 优 化 后 得 到 单 元 密度值,且优化后的结构比较清晰 。 [5飊6]
笔者 运 用 Hypermesh 软 件 中 的 OptiStruct 模块,建立了 某 A 级 车 白 车 身 的 有 限 元 模 型,对 白车身与副车架的 两 个 连 接 点 (副 车 架 前 支 架 安 装点和副车架后支 架 安 装 点)以 及 白 车 身 与 动 力 总 成 连 接 点 (发 动 机 安 装 点 和 变 速 器 安 装 点 )分 别 进行 了 源 点 加 速 度 响 应 (inputpointinertance, IPI)分 析 。
图 5暋 发 动 机 安 装 点 IPI曲 线
图 2暋 质 量 块 安 装 点 位 置
白车身分析 模 型 无 约 束,为 自 由 状 态。 将 每 个分析点的每 个 方 向 (X、Y、Z)的 激 励 载 荷 定 义 为一个载荷工况(载荷为1N 的集 中 力,频 率 范 围 为关注的中低频 率 范 围),同 时,将 激 励 点 定 义 为 响 应 点 ,且 响 应 自 由 度 与 激 励 自 由 度 相 同 ,得 到 相 应的 加 速 度 响 应,并 且 通 过 数 据 处 理 得 到IPI曲 线 ,如 图 3~ 图 7 所 示 。
某轻型客车白车身静刚度试验研究与分析
４ ０ ０ ０ ３ ０ ０ ０ ２ ｏ ｏ ｏ
针加 载和 逆 时针 加 载 时 刚 度 拟 合 曲 线 截 距 都 小 于 １ ０ ０ Ｎ ・ｍ， 说 明 车身 刚度 试验 台架 、 测 试 设 备 及 车 身约束 方式 比较 合理 ； ２ ）顺 时针 加载 和 逆 时针 加 载 时刚 度拟合 曲线 基 本 重合 ， 说 明 车身 整 体 扭 转 刚 度
簧 加 减振 器结 构 ， 轻 型 客 车 白车 身后 部 固定 方式 与
轿 车 车身 的固定方 式 不 同 ， 其 夹具 固定 方 式需 要 模 拟 钢 板 弹簧 的连接 形式 。 ２ ． ２ ． １ 车 身扭 转刚度 测试 方案 试验 扭转 刚 度前悬 架支 撑点 为左右减 振器 车 身
摘要： 承载式 车身几乎承 载 了车辆在使 用过程 中的各种载荷 ， 因此在车 身开发过程 中， 车身的
刚度 特 性 具 有举 足 轻 重 的 地 位 。文 中 以 某 自主 品 牌 轻 型 客 车 的 承 载 式 车 身 为例 ， 介 绍 了通过 试 验 获 得 白 车 身静 刚度 的 方 法 ， 并 对获 得 的试 验 数 据 进 行 了分 析 ， 为 今 后 的研 发 提 供 数 据 积 累。
装 完 成后 应 水平 。
测 试 设 备包 括 弯 曲扭 转 刚度 试 验 台 、 位移 传 感 器和支架 、 力加载机构 、 加载配重块、 拉杆 、 力 传 感
器、 配 制专用 夹 具 及 数 据 采集 系统 。车 身静 态 刚度
车 身纵 梁 下 方 每 间 隔 ７ ０ ０ ｍｍ 布 置 位 移 传 感 器， 传感 器 和车 身接 触面应 为水平 ， 位移 传感 器 固定
１ 车 身 静 刚度 理 论 计 算
某轻客白车身刚度灵敏度分析与优化
对 白车 身 进 行 单 元 离散 ，为 保 证 仿 真精 度 单 元 的 平均 尺寸 设置 为 １ ０ ｍｍ，辅 以 少量 的三 角形 单 元以
满 足高 质 量 网格 的过 度 需 要 ，但 三 角形 单 元 要 控 制在 ６ ％以 内。该 车 的连 接 方式 主 要是 螺 栓连 接 和 焊接 。螺栓 连接 采 用与 螺栓 直 径相 同的Ｂ ａ ｒ 单元 模 拟 ，点焊 采用Ｃ ｗｅ ｌ ｄ 单 元模 拟 ，二 氧化 碳保 护焊 采 用Ｒ ｂ ｅ ３ 单元 模拟 。规 定 整车 的纵 向 向后 为Ｙ轴正 方 向 ，整车横 向向右 为Ｘ轴 正方 向，整车 向上 方 向
为Ｚ 轴 正 方 向 。搭 建 好 的 该车 有 限 元 模型 如 图 １ 所
不 。
涨 ，这就 促 使 汽 车 企 业 需 要 在不 断 提 高 车 辆性 能
的 同时 ，进 一 步 降 低 油 耗 及 成本 ，轻 量 化 设 计 已
成 为 汽 车业 关 注 的焦 点 。 车 身作 为 占整 车 质 量 比
Ｆ ＥＮＧ Ｌ ａ ｎ ． ｆ ａ ｎ ｇ， Ｗ ＡＮＧ Ｈｏ ｎ ｇ — ｘ ｉ ａ ｏ， ＨＵＩ Ｙ ａ ｈ — ｂ ｏ， Ｘｌ Ａ Ｚｈ ａ ｏ — Ｙ ｉ
（ 河南工业大学 先进制造研究所 ，郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ７ ）
摘 要 ：在 白车身开发早期阶段 ，运用有限元仿真分析方法 ，在Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ 中对该车白车身进 行弯曲刚度 和扭转 刚度分析 。在白车身刚度分 析的基础上 对其进行灵敏度分 析与优化 ，最终 得到 在弯曲 刚度和 扭转刚度都达到设计 目标值的情况 下白车身减重 ２ Ｋ ８ ， 有效的控制 了分 析与优化 时间 ， 给车身的设计提供了指导。 关键词 ： 白车身 ；弯曲刚度 ；扭转 刚度 ；灵敏度 ； 优化 中图分类号 ：Ｕ ４ ６ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ （ 下） 一０ １ ０ ２ －０ ４
一种白车身车顶模态和动刚度测试分析方法的研究
84 AUTO TIME
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AUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计
时代汽车
车身钣件对车内噪声的贡献度相当大，其中 车顶尤为突出 [3]。
白车身模态一般使用激振器法测试，本 文研究车顶的模态参数，测试了某款三厢车 型的车顶模态，车顶采用了激振器法和力锤 法两种方法进行测试，车身使用空气弹簧支 撑，模拟自由边界条件。车顶测点的间距一 般在 200 至 300mm 之间，数量根据车顶的大 小各不相同，激振器按照白车身模态测试方 法进行布置，车顶模态测试在车身模态测试 过程中进行，作为车身模态的一部分，也可 以将车顶部分单独提取分析。力锤法需要在 车顶的模态测点进行激励，激励点和响应点 均为车顶上的测点，同样以白车身为载体进 行测量，但只对车顶的测点进行激励和响应 采集。
关键词：白车身；模态测试；动刚度
随着社会的不断进步和生活水平的提高， 人们对汽车的需求不仅仅局限在代步和运输 功能，在安全和舒适性方面有了更大的要求。 国家和行业也在汽车的安全性方面出台了很 多法规与标准，目前世界范围内主要是形成 了以美国、欧洲和日本为主导的三大汽车法 规体系，其他国家和地区的法规主要是参照 这些法规，再结合自身具体情况制订相关的。 汽车的 NVH 性能直接关系到整车的舒适性， 是提升汽车品质的关键因素，也是近些年汽 车行业研究和探索的主要方向之一。
汽车 NVH 性能的开发需要从整车设计初 期就开始介入，定制整车开发目标，其中各 系统和部件模态频率目标的制定尤为重要， 需要与整车进行匹配，是一个系统性的工程。 模态频率主要是考虑系统的共振问题，避开 发动机、变速器等旋转振动部件的自身频率， 避免与其耦合产生共振造成对整车的影响甚 至破坏。模态频率的匹配的理想状态是各系 统自身模态彼此解耦，同时相邻的系统模态 彼此解耦 [1]。需要考虑白车身、座椅、方向盘、 仪表板等很多零部件
某型货车白车身静动态特性试验与分析
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ — ３ １ ４ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ８ ． ０ ０ １
某 型货 车 白车 身静 动态 特性 试 验 与分 析
冯博 ， 谭 继锦 ， 汪俊
（ ２ ３ ０ ０ ０ ９安徽省 合肥市 合肥工业大学 机械与汽车工程学 院）
对 驾驶 室进行 减 振 降噪
［ 关键词 ］ 白车身； 货车 ； 静刚度 ； 模 态分析
［ 中图分类号 ］ Ｕ ４ ６ ３ ． ８ ２ ［ 文献标志码 ］ Ａ ［ 文章编号］１ ６ ７ ３ — ３ １ ４ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８ — ０ ０ ０ １ — ０ ５
Ｔｈ ｅ Ｓ ｔ ａ ｉｃ ｔ ａ ｎ ｄ Ｄｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ Ｔｅ ｓ ｔ ｓ ａ ｎ ｄ Ａｈ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｔｒ ｕ ｃ ｋ ＢＩ Ｗ
［ Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ］Ｂ Ｉ Ｗ； ｔ ｒ ｕ ｃ ｋ ； ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｔ ｉ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ； ｍｏ ｄ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
０ 引 言
随着社 会 经济 的飞速 发展 ，城市 规模 不 断扩
１ 静 态 特 性 试 验
第５ ｌ 卷 第８ ７ 期
Ｖ０ １ ． ５１ Ｎｏ ．８
农 业装备 与 车辆工 程
Ａ Ｇ Ｒ Ｉ Ｃ Ｕ Ｌ Ｔ Ｕ Ｒ Ａ Ｌ Ｅ Ｑ Ｕ Ｉ Ｐ ＭＥ Ｎ Ｔ＆ Ｖ Ｅ Ｈ Ｉ Ｃ Ｌ Ｅ Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ Ｎ Ｇ
２ ０ １ ３年 ８月
Ａｕｇ ｕ ｓ ｔ ２ ０ １ ３
ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｗｅ ｒ ｅ ｇ ｏ ｔ ． Ｂ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ，ｗ ｅ ｋ ｎ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｂ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｗａ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ｎ ｏ ｍｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｉ ｔ ｓ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｎ ｅ ｗ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ；ｂ ｏ ｄ ｙ ｈ ａ ｓ ｌ ｏ ｗ ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｎ ｅ ｅ ｄ ｓ ｔ ｏ ｂ ｅ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｉ ｎ ｎ ｅ ｗ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ；ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｈ ａ ｓ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ａ ｂ ｌ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉ ｒ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｉ ｔ ｈ ａ ｓ ｆ ａ ｉ ｒ ｌ ｙ ｇ ｏ ｏ ｄ ｌ ｏ ｗ－ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉ ｒ ｓ ｔ ｉ ｃ ． Ｃａ ｂ ｄ ａ ｍｐ ｉ ｎ ｇ ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ａ ｌ ｌ ｂ ｅ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ＮＶＨ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ．
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［ 关键词】白车 身； 静 刚度 ； 静强度 ； 试验分析 ［ 中图分类号 ］ Ｕ ４ ６ ３ ． ８ ２ ［ 文献标志码 ］ Ａ ［ 文章编号 ］ １ ６ ７ ３ — ３ １ ４ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ — ０ ０ ３ ６ — ０ ５
Ｔｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｓ ｔ ｉ ｆｎ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｏ ｆ Ｌｉ ｇ ｈ ｔ Ｔｒ ｕ ｃ ｋ ＢＩ Ｗ Ｗａ ｎ ｇ Ｊ ｉ ｎ ， Ｔ ａ ｎ Ｊ ｉ ｊ ｉ ｎ ， Ｘ ｕ Ｚ ｈ ａ ｏ ｙ ｕ ｎ ， Ｗｕ Ｊ ｉ ｎ ｇ （ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ Ｃ ｉ ｔ ｙ ， Ａ ｎ ｈ ｕ ｉ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ２ ３ ０ ０ ０ ９ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ，ｌ ｅ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｇ ｏ ｏ ｄ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｉ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｔ ｏ ｄ ｏ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ ｍａ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ．
［ Ｋｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ］ Ｂ Ｉ Ｗ； ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ；ｓ ｔ ａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ； ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
Ｏ 引 言
车身是整车的关键总成 ． 白车身的结构性能会 直接影响整车的各项性能。 白车身静态刚度和强度
第５ ２卷 第 １ 期
Ｖ０ ｌ ｜５ ２ Ｎｏ ．１
农 业装 备 与车辆 工 程
Ａ Ｇ Ｒ Ｉ Ｃ Ｕ Ｌ Ｔ Ｕ Ｒ Ａ Ｌ Ｅ Ｑ Ｕ Ｉ Ｐ ＭＥ Ｎ Ｔ＆Ｖ Ｅ Ｈ Ｉ Ｃ Ｌ Ｅ Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ Ｎ Ｇ
２ ０ １ ４年 １月
Ｊ ａ ｎ ｕ ａ ｒ ｙ ２ ０ １ ４
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ — ３ １ ４ ２ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ ０ ９
某轻型载货车 白车身刚度和 强度试验分析
王进 ， 谭继锦 ， 许兆运 ， 吴静
（ ２ ３ ０ ０ ０ ９安徽省 来自肥市 合肥工业大学 机械与汽车工程学院）
ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｔ ｅ ｓ ｔ＆ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗ ａ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ． Ｂｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｔ ｗｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ．ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｄ ｙ — ｉ ｎ — ｗｈ ｉ ｔ ｅ ｗｅ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ ｂ ｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｔ ｗｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ．ａ ｌ ｓ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｒ ｅ
［ Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ］Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｗ ｈ ｙ ｂ ｒ ｉ ｄ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ａ ｄ － ｓ ｔ ｙ ｌ ｅ ｂ ｏ ｄ ｙ － ｉ ｎ － ｗ ｈ ｉ ｔ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｎ ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｋ ｅ ｒ ，ａ ｂ ｏ ｄ ｙ — ｉ ｎ — ｗ ｈ ｉ ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ
［ 摘要 ］ 对某公 司开发的新型混合承载式白车身， 建立了白车身静 刚度和强度测试 系 统。 利用该 系统对该货车 白
车身的扭转和弯曲工况进行 了测试分析 ，得到 了白车身扭转和 弯曲工况下的变形情况以及各测 点的应力分布 状况。 试验结果表 明， 该测量 系统的约束和加载方案合理 ， 测试结果重复性好 。 测试数据可以作为对标 分析和改 进设计 的参考。