车身结构模态分析与优化
车身结构动力学分析及优化设计
车身结构动力学分析及优化设计随着汽车工业的发展，轿车的外形设计变得愈加复杂，同时车辆的性能需求也得到了巨大的提升。
车身的结构设计和优化成为了车辆设计中的重要组成部分。
本文将从车身结构动力学分析入手，探讨车身结构的优化设计方法。
一、车身结构动力学分析1. 车身结构的刚度分析车身结构的刚度是指车身在受到外力作用时，不会发生过度变形的能力。
在整车静态状态下，刚度可以通过FEA仿真来精确求解。
2. 车身结构的模态分析车身结构的模态分析能够评估车身在振动状态下的响应特性，它是车身结构动力学分析的基础。
模态分析结果可以为优化设计提供参考。
3. 车身结构的应力分析车身在行驶过程中，存在各种力的作用，如加速度、制动力、悬挂力等。
这些力会在车身结构内部转移，产生内部应力。
应力分析能够预测车身结构在特定工况下的应力状态，为车身结构的优化设计提供基础数据。
二、车身结构的优化设计1. 材料的选择材料的选择对车身的性能和质量起着重要的作用。
用高强度或者轻质材料可以大大减轻车身的重量，提高车辆的加速性能和燃油经济性。
2. 结构的设计优化车身结构的设计优化包括减少空气阻力、重心下降、车身刚度提升等。
较少空气阻力可以在车辆行驶时减少风阻，提高车辆的性能和燃油经济性；重心下降可以提高车辆的稳定性和操控性；车身刚度的提升可以提高车辆的安全性。
3. 结构加固结构加固是车身结构优化设计中的重要部分，可采用刚性补强、寿命加强等方法加固车身，使车身在强度和刚度上都得到了提高，从而能够承受更大的冲击力。
三、结论车身结构动力学分析和优化设计是车辆设计中的重要组成部分，它可以提高车辆的性能、安全性和质量。
在设计和制造车身结构时，需要利用现代的技术手段，如FEA仿真、设计优化软件等进行辅助，精准地分析和预测车身结构的行为，进而优化设计方案，实现优化设计。
纯电动客车车架结构模态分析与优化设计
纯电动客车车架结构模态分析与优化设计世界各国对环保的日益重视,电动车成为了汽车工业的一个热门领域。
内燃机客车污染的问题被广泛关注,而纯电动客车迅速发展,具有环保、经济等多方面的优势,受到了越来越多人的青睐。
在纯电动客车设计中,车架结构是至关重要的一个组成部分,它决定了车辆整体的强度、刚度、耐久性等参数,因此对电动客车车架结构进行模态分析和优化设计变得越来越必要。
一、电动客车车架结构模态分析车架结构模态分析是对车辆在振动力作用下的固有振动模态进行分析,从而确定车辆在不同振动模态下的固有频率和振动形式。
通过模态分析可以确定车辆关键零部件的固有频率和振动形式,进而进行结构优化设计,充分利用车辆的材料和积弱优势,提高车辆的强度和耐久性。
纯电动客车车架结构模态分析涉及到不同的振动模态,包括两个关键点的弯曲模态、两个支撑点横向平移模态、前后支撑点扭转模态、车体略微弯曲模态等。
通过使用有限元的方式进行车架结构的有限元分析,可以得出模态分析结果。
基于分析结果绘制模态图谱,可以清晰地看到不同模态下车架结构的弯曲振动形态,包括固有频率和振动阶次等参数,为进一步的优化设计提供了基础数据。
二、纯电动客车车架结构优化设计基于模态分析结果,纯电动客车车架结构的优化方案主要有以下几个方面:1.材料选择和加强。
根据模态分析结果,选择优化材料,并加强车架结构的强度和刚度。
由于纯电动客车的整备质量较重,需要用到高强度和高韧性的材料来增加车架的强度,如采用高硬度的钢-铝-铁复合材料,可以提高车架的强度和刚度。
2.设计结构需考虑动态负载。
纯电动客车运行时会产生一定的动态负载,因此在设计车架结构时需要考虑动态负载和振动的变化,保证车架结构的稳定性。
3.改进连接点和结构。
车架结构各个部件通过连接点组合起来,因此需要设计合理的连接点和正确的方式连接各个部件,确保车架结构与车身的耦合效果达到最优。
4.最优化设计。
模态分析结果可以指导最优化设计,根据车架结构的耐久性和运行效果要求得出最优化方案,提高车架质量和安全性。
车身结构优化设计研究
车身结构优化设计研究随着人们对安全性和环保性的日益关注，汽车制造技术也在不断更新和优化。
车身结构优化设计研究是其中一个重要的方向。
本文将从车身结构优化设计的意义、方法与技术、优化设计的实际应用等方面进行探讨。
一、车身结构优化设计的意义车身结构是汽车整车的一个重要组成部分，它不仅关系到汽车的安全性和性能，还与车辆的质量、制造工艺、成本等方面都有密切关系。
因此，在汽车的制造过程中，车身结构的设计优化是非常重要的。
车身结构优化设计旨在通过优化车身结构的设计，达到提高汽车整车的性能和安全性，降低成本和优化制造工艺等目的。
同时，优化车身结构还可以减少汽车的燃料消耗和排放，达到环保目标，具有重要的意义。
二、车身结构优化设计的方法与技术车身结构优化设计的方法主要包括三个方面：模拟分析、参数优化和实验验证。
其中，模拟分析是车身结构优化设计的重要方法和手段。
模拟分析可以通过对汽车的结构进行建模，对结构进行数字化仿真分析，以达到模拟汽车在不同工况下的运动状态、力学性能、疲劳寿命等方面的表现。
同时，模拟分析还可以对车身结构进行优化设计，以提高汽车的性能和安全性，并达到降低成本和优化制造工艺的目的。
在车身结构优化设计中，参数优化也是一种重要的方法和技术。
参数优化可以通过对汽车结构的参数进行调整，以达到优化汽车性能和安全性的目的。
同时，通过对参数进行优化设计，还可以减少汽车的燃料消耗和排放，达到环保目标。
实验验证是车身结构优化设计中的另一种重要方法和技术。
实验验证可以通过对汽车结构实际进行测试和验证，以验证模拟分析和参数优化的结果。
同时，实验验证还可以为汽车的制造提供重要的参考依据，达到优化制造工艺的目的。
三、车身结构优化设计的实际应用车身结构优化设计在实际应用中具有广泛的应用前景。
在汽车制造的各个环节中，优化车身结构设计都具有重要的意义。
首先，在汽车设计制造的初期阶段，车身结构优化设计可以为汽车的整车设计提供重要的参考依据，以确保汽车的结构设计符合整车性能和安全性的要求。
高速铁路列车车体结构模态分析与优化
高速铁路列车车体结构模态分析与优化高速铁路列车的运行速度日益增加，为确保列车的稳定性和乘坐舒适度，车体结构的模态分析和优化变得愈发重要。
本文将对高速铁路列车车体结构进行模态分析，并探讨如何通过优化车体结构来提高列车的运行性能。
首先，我们将进行高速铁路列车车体结构的模态分析。
模态分析是研究机械结构在固有频率下的振动特性的一种方法。
通过计算车体结构的固有频率和振型，可以了解列车在不同振动模态下的响应情况，并判断是否存在共振问题。
同时，模态分析还可用于检测车体结构的强度和刚度，并为后续的优化设计提供基础。
在模态分析过程中，我们要考虑列车的运行工况、车体结构的材料特性、连接方式等因素。
通过有限元分析方法，我们可以对整个车体结构进行离散建模，并计算出结构的振动模态。
对于高速列车而言，模态分析的重点通常是低频振动模态，因为高频模态对列车运行影响较小。
针对模态分析结果中发现的问题，我们可以进一步考虑车体结构的优化。
优化车体结构旨在提高列车的运行性能，例如减小结构的重量、提高结构的刚度和强度、降低共振风险等。
为此，我们可以采用以下几种优化方法。
首先，材料选用是车体结构优化的关键。
选择合适的材料可以提高结构的轻量化效果，减小车体质量对列车的影响。
优化材料的选择要考虑结构的强度、刚度和耐疲劳性等多方面因素，并使得整体材料成本不过高。
常用的思路是采用高强度、高刚度的材料，如碳纤维复合材料，以替代传统的金属材料。
其次，结构拓扑优化是一种有效的方法。
通过重新设计和优化车体结构的拓扑形状，可以减小结构的重量和体积，提高结构的刚度。
例如，在车体结构的运动关节点上增加加强构件，可以提高结构的整体刚度和强度，减小结构的应力集中。
另外，结构的缺陷和不规则特征都会影响模态分析的结果和车体的振动性能。
因此，进行几何形状的优化也是必要的。
几何形状优化可以通过对车体的涵义管线和曲线进行优化，以减小空气阻力和降低噪声。
此外，优化结构还应考虑列车的气动性能，以提高列车的稳定性和降低风险。
车身结构优化设计与性能分析
车身结构优化设计与性能分析一、前言汽车行业经历了长达一个世纪的发展，车身结构也随之不断进化。
从最初的单纯金属制造到现在的多材料结构，每一次的演变都让汽车更加安全与高效。
本文将从车身结构的优化设计入手，探讨如何提高汽车性能。
二、车身结构的优化设计1. 材料选择在过去，车身结构主要是由钢铁等金属材料构成，但现在随着新材料技术的不断发展，更多的新材料被应用于车身结构上。
比如碳纤维，它的强度和刚度比钢铁还高，同时它的重量却要轻很多，可以大大减轻汽车的整体重量，提高汽车的燃油效率和节能性能。
2. 结构设计车身结构设计需要考虑车辆的性能和安全性。
为了达到这些目标，工程师们通常会采用一些设计手段来确保车辆在各种条件下的安全性和性能。
例如，在汽车碰撞时，工程师必须确认车身结构能承受撞击力，并且车内乘客得到足够的保护。
设计车身结构时，还要考虑到气动以及流体力学特性，以确保汽车在高速行驶的过程中能够保持稳定的行驶。
3. 仿真计算与传统的试错方法相比，仿真计算可以更加快速而精确地对车身结构进行评估，减少时间和成本。
使用高效的计算机仿真软件，工程师们可以对施力、载荷、应力、扭矩和应变等因素进行详细的分析和优化。
在此基础上，设计出更加优异的车身结构，缩短研发周期，提高产品质量。
三、车身结构性能分析1. 刚度车身结构的刚度对于汽车牵引、平稳行驶、路面过滤等方面的表现有极大的影响。
由于车身结构的强度和刚度取决于材料和构造，在材料性能相同时，通过合理结构设计和优秀的组装工艺可以极大提高车身的刚度。
2. 强度车身结构的强度代表着汽车在受到外力冲撞时对撞击力的抵抗能力。
因此，提高车身的强度可以保证汽车在各种行业标准测试下的安全性能。
3. 抗拉能力抗拉能力是车身结构性能的一个重要指标，它代表了车身在受到拉力时的能力。
因此，车身结构的材料和结构设计需要具备足够的抗拉能力，以确保车辆在行驶过程中不易损坏。
4. 范德瓦尔斯力分析驾驶车辆时，车身的稳定性对乘客的感觉和安全性都是非常重要的。
研究皮卡车车身前机舱及地板模态分析与结构优化
研究皮卡车车身前机舱及地板模态分析与结构优化随着全球商业和经济的快速发展，对物流运输的需求也越来越大。
在物流运输领域中，皮卡车成为了一种非常常见的运输工具。
由于皮卡车具有较小的车身尺寸和较低的悬挂高度，导致其车身前机舱及地板结构容易受到外界的振动和冲击，从而影响车辆的稳定性和安全性。
为了解决这一问题，对皮卡车车身前机舱及地板进行模态分析与结构优化是非常必要的。
汽车的模态分析是通过数学方法和计算机模拟来研究汽车结构的振动特性以及结构的固有频率。
对于皮卡车车身前机舱及地板而言，模态分析可以帮助我们了解结构在振动时的变形和应力分布情况，从而为后续的结构优化提供依据。
在进行模态分析时，首先需要建立皮卡车的有限元模型。
有限元模型是通过将复杂的结构分割成许多小的有限元单元来近似描述结构的数学模型。
然后，根据模型的几何和材料性质，使用合适的有限元分析软件进行模态分析。
在模态分析中，主要通过求解结构的特征值问题来得到结构的固有频率和振型。
固有频率是指结构在没有外界激励的情况下自由振动的频率，而振型则是指结构在特定频率下的空间形态。
通过模态分析，可以获取到结构的固有频率和振型信息，从而对皮卡车车身前机舱及地板结构的振动特性进行评估。
在得到皮卡车车身前机舱及地板的振动特性后，接下来需要进行结构优化。
结构优化是指通过改变结构的设计参数，以达到满足特定要求的目标函数，使得结构在特定工况下具有更好的性能。
在皮卡车车身前机舱及地板结构的优化中，主要包括两个方面的考虑：振动特性和结构强度。
通过对结构的拓扑和几何参数进行调整，可以改变结构的固有频率和振动模态，从而减小结构受到外界振动和冲击的影响。
通过优化结构的材料和厚度分布，可以提高结构的强度和刚度，从而增强结构的抗振能力和稳定性。
研究皮卡车车身前机舱及地板的模态分析与结构优化对于提高皮卡车的稳定性和安全性具有重要意义。
通过对结构的振动特性进行分析和优化，可以提高皮卡车在运输过程中的稳定性和安全性，同时也可以减小结构对车辆的影响，提高车辆的性能和舒适性。
研究皮卡车车身前机舱及地板模态分析与结构优化
研究皮卡车车身前机舱及地板模态分析与结构优化
皮卡车是一种常见的商用车辆，其车身前机舱与地板的结构设计对于车辆性能及舒适性具有重要意义。
本文针对皮卡车车身前机舱及地板的结构进行了模态分析和结构优化，以提升车辆性能和舒适性。
首先，利用有限元方法对车身前机舱及地板进行有限元建模，并进行模态分析。
通过分析模态分析结果，得出车体前机舱及地板的模态特点及模态频率。
在模态分析过程中，发现车身前机舱及地板在某些频率下会出现较大的振动，会导致车辆运行时的噪音以及不稳定的行驶状况，因此进行结构优化。
对于车身前机舱及地板结构的优化，主要采取以下措施。
首先，优化车身前机舱的结构设计，增加支撑点以增强整个结构的稳定性。
其次，采用加强材料对地板进行加强，从而增加地板的刚度和强度。
最后，在车辆后部增加减震装置以减少车辆的震动和噪音。
通过以上结构优化，进行了新的模态分析，并对优化结果进行验证。
结果表明，经过结构优化后，车身前机舱及地板在各频率段的振动均得到了明显的降低，车辆的行驶更加平稳，噪音也得到了有效控制，提升了车辆的乘坐舒适性和行驶安全性。
同时，该优化方案可实现低成本的车身结构改进，对于实际生产具有一定的参考意义。
综上所述，本文针对皮卡车的车身前机舱及地板进行了模态分析和结构优化，有效提升了车辆的性能和舒适性，并提供了一种低成本的车身结构改进方案。
焦言：好的硬件是基础，好的软件才是灵魂。
考虑冲压残余应力和厚度变化的车身结构模态分析与优化
等 因素 对 于 结 构模 态 和 固有 频 率 具 有 不 容 忽 视 的 影 响 ， 但 目前 在车身结 构模 态分 析 中建 立 的有 限元 模 ， 型都是 直接 由 Ｃ Ｄ模 型 进行 网格 划分 ， 未 考虑 零 件 Ａ 并
生产制 造过 程所 带 来 的影 响 。因此 ， 必 要 通 过 有 限 有 元方法 引入成形 残余应 力及 厚度 减 薄等 因 素并研 究 其 对构件 固有频 率 的影 响 ， 为提 高 有 限元 模 态 分 析 精 度
＝
（） １
利 用 虚 功 原 理 ， 以 推 出 单 元 刚 度 矩 阵 的 表 可
首先对 零件 进 行 冲压 仿真 计 算 ， 利 用 网格 映 射 并 技术 ， 将相 应 的厚 度 分 布 、 塑性 应 变 、 余 应 力 等 信 息 残
基金 项 目 ：“ 十一 五 ” 国家 科 技 支撑 计 划 （ ０６ ＡＦ２ ０ ０ ） ２ ０ Ｂ ０ Ａ ２— ３ 收稿 １期 ：２ ０ ３ ０ ８—１ — ３ 修 改 稿 收 到 １期 ：０ ９—０ ０ １０ ３ ２０ ５— ７
摘 要 ：车身零件冲压成形过程中产生的残余应力和厚度变化对其结构模态和固有频率具有重要的影响， 而目前
常用的有限元模态分析方法中 ， 常常忽 略了成形因素所带来 的影 响 ， 导致分析结 果与实际情况不相符 。采用有限元 网格 映射算法 ， 在车身结构模态分析中引入成形信息 ， 并将成形残余应力作为预应力施加 ， 研究成形因素对车身结构模态和 固 有频率的影 响。研究结果表 明， 虑成形 比未考虑成形影 响的模态 分析结果更接近实验结果 。最后 ， 考 进行了基于成形 因 素的车身结构灵敏度分析与优化 。 关键词 ：冲压成形 ； 残余应力 ； 模态分析； 敏度分析 ； 灵 结构优化
某SUV白车身模态分析及优化设计
某SUV白车身模态分析及优化设计文章介绍了某SUV车型的白车身模态分析，并针对计算结果对车身结构和布局进行优化，使整车刚度趋于合理。
优化结果显示：优化后结构、刚度更加合理，并且一阶扭转提高了4HZ，车身重量减少1.5KG。
标签：模态分析；结构优化；有限元分析前言现代汽车设计领域，有限元分析得到了广泛的运用。
车身作为汽车的关键总成，其力学特征对整车的动力学特征起关键作用。
车身模态分析则关系到整车刚度、常规震动和车身减重。
实践证明对白车身结构进行有限元分析可以提前发现、避免相关的设计缺陷，及时整改、优化设计。
从而缩短开发周期，节约试验费用。
文章通过对白车身的模态分析对设计进行结构优化，使得车身结构局部模态和整体刚度特征满足模态规划要求。
1 有限元模型有限元分析基本是利用一组离散化单元组集代替连续体机构进行分析，这种单元组集体称结构力学模型。
车身模型建立原则为能反映车身主要力学结构特征和边界约束条件，其次可考虑在保证正确性的基础上对模型进行适当的简化。
模型建立过程需考虑：模型的简化、网络划分、材料属性确定、单元选择及模型的连接与装配。
为此对模型建立进行了如下处理：1.1 模型建立采用了基准尺寸为10mm的QUASD4划分SHELL单元，局部采用了大于3mm的小尺寸划分，在非关键区域几何过度区少量采用了TRIA3单元。
TRIA3单元占总数的比率小于5%。
1.2 孔径6mm～10mm，用方孔代替；孔径大于10mm，保留孔，孔周围两圈偶数个单元，其他非重要小孔可忽略。
1.3 翻边至少要划分两排网格，圆角大于3mm可以保留，螺栓用RIGID或梁连接。
1.4 焊点采用CWELD/ACM单元，方向同连接壳单元法向量平行。
焊缝则采用CQUAD4和CTRIA3模拟，对不考察局部应力的情况下，有选择性采用节点重合，并保证网络的几何匹配。
根据车身提供的数字模型，最终白车身带玻璃有限元模型单元547，219，节点569，580个，见图1。
研究皮卡车车身前机舱及地板模态分析与结构优化
研究皮卡车车身前机舱及地板模态分析与结构优化
皮卡车的前机舱是车辆的重要部分，其结构的稳固性和刚度对车辆的操控性和安全性有着直接的影响。
为了进行前机舱的模态分析，首先需要建立前机舱的有限元模型。
通过该模型，可以得到前机舱的固有频率和振型。
在建立有限元模型之后，可以利用模态分析的方法对前机舱进行分析。
模态分析可以得到系统的固有频率和振型，通过分析这些振型可以了解系统的动态特性。
通过对前机舱的模态分析，可以评估前机舱的结构是否合理，并进一步优化其结构。
对于前机舱进行优化，可以采用拓扑优化的方法。
拓扑优化是一种结构优化的方法，通过改变结构的拓扑形状，来优化结构的性能。
在前机舱的优化中，可以考虑增加材料的使用效率和减少结构的重量。
通过拓扑优化，可以得到一个更为优化的前机舱结构。
除了前机舱，皮卡车的地板也是一个需要进行结构优化的部分。
地板的结构刚度对车辆载重能力和悬架系统的性能有着重要的影响。
通过地板的模态分析和结构优化，可以得到一个更为坚固和稳定的地板结构。
研究皮卡车车身前机舱及地板的模态分析和结构优化，可以提高皮卡车的性能和安全性。
通过模态分析可以评估前机舱和地板的结构，而通过结构优化可以得到更为优化的结构。
这些研究对于皮卡车的设计和制造具有重要的指导意义。
高速列车车体结构模态分析与优化
高速列车车体结构模态分析与优化在现代高速列车的运行过程中，车体结构的稳定性和振动特性对列车的安全和乘坐舒适度起着至关重要的作用。
因此，对高速列车的车体结构进行模态分析和优化是很有必要的。
首先，模态分析是指对车体结构进行振动特性分析的过程。
通过这一分析，可以得到车体在自由振动状态下的固有频率、振型及其特性等。
这为车辆的结构设计和优化提供了重要的依据。
在现代高速列车的设计中，为了提高列车运行速度，车体结构往往相对较轻，因此其固有频率往往较高。
模态分析可以帮助工程师们确定车体各部分的固有频率，并对结构进行优化，以避免共振和其他不良的振动现象。
在进行模态分析时，通常采用有限元分析的方法进行模拟计算。
在车体结构中，将结构划分为多个有限元，通过求解各个有限元的动力学方程，可以得到结构的固有振动频率和振型。
同时，还可以通过模态分析得到车体结构在外部激励下的响应，如加速度、位移等信息。
这对于评估车体结构的抗震和耐久性能，以及优化车体结构设计都具有重要意义。
在模态分析得到车体结构的振动特性后，接下来可以进行优化。
优化的目标通常是通过改变车体结构设计来使得固有频率尽可能远离列车运行频率，从而避免共振现象的发生。
一种常用的优化方法是结构降阶。
通过改变车体结构的材料和截面尺寸等参数，使得车体的固有频率减小。
此外，还可以通过加装振动吸附器等装置来实现优化。
在高速列车车体结构模态分析和优化的过程中，工程师们还需考虑到其它因素的影响。
例如，车体结构的刚度和耐久性要求，以及结构的重量和成本等。
优化设计不仅要满足振动特性的要求，还要兼顾这些因素的影响。
总之，高速列车车体结构模态分析与优化是一个复杂而重要的工程任务。
通过对车体结构进行模态分析，可以了解车体的振动特性，并为优化设计提供依据。
优化设计旨在降低车体的固有频率，从而避免共振和其他振动问题的发生。
同时，还需考虑到其它因素的影响，如刚度要求、耐久性、重量和成本等。
这样的工作旨在提高列车的安全性和乘坐舒适度，从而更好地满足人们对于高速铁路交通的需求。
某轿车白车身模态分析与优化
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中 图分类号 ： ４ Ｕ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ — ４４ ２ ｌ ） ３ ０ ２ － ３ １ ６ ４ ｌ （０ １ ０ － ０ ６ ０ ０
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研 穷 与 分 析
车身NVH分析优化及应用
车身NVH分析优化及应用车身噪音、振动和刚度（NVH）是衡量汽车质量和舒适性的重要指标之一、车身NVH的分析和优化对于提高汽车的质量和驾驶乘坐的舒适性至关重要。
本文将从车身NVH的分析方法和优化策略两个方面进行探讨，并讨论其在实际应用中的具体应用和效果。
首先，车身NVH的分析方法包括模态分析、频响函数分析和有限元分析。
模态分析用于确定车身结构的固有振动频率和模态形态，从而了解车身结构的振动特性。
频响函数分析根据车身结构的偏离来计算车身振动的幅度和相位响应，以评估车身结构的振动性能。
有限元分析是一种数值模拟方法，通过将车身结构离散为有限数量的元素，计算车身结构的振动与噪声响应。
这些分析方法可以帮助工程师识别和解决车身NVH问题，并优化车身结构和材料，以降低振动和噪音水平。
其次，车身NVH的优化策略主要包括减振、隔离和刚度调整。
减振是通过将能量从车身结构中传递到其他部件来减少振动。
常见的减振方法包括加装减振材料（如消音板、隔热材料等）、减振器（如液压减振器、弹性减振器等）和结构优化（如改变材料厚度、调整支撑结构等）。
隔离是通过加装隔振器件（如弹簧隔振器、气囊隔振器等）或调整车身结构刚度来隔离外界振动，使其不传递到车内。
刚度调整是通过增加或减小车身结构的刚度来调整振动模态，从而减少特定频率的振动和噪音。
车身NVH优化的具体应用可以在车辆设计和制造的各个阶段进行。
在设计阶段，工程师可以利用模态分析和有限元分析来评估不同车身结构和材料的振动和噪音性能，并选择最佳方案。
在制造阶段，工程师可以通过加工精度和装配质量的控制来减少车身结构的不均匀性，从而降低振动和噪音水平。
此外，在车辆投入使用后，工程师可以通过振动和噪音的实测和分析来优化车身结构和装配，以提高用户的驾驶和乘坐体验。
总之，车身NVH的分析和优化对于汽车的质量和舒适性至关重要。
通过合理的分析方法和优化策略，可以有效减少车身振动和噪音，提高驾驶和乘坐的舒适性。
车身结构优化与安全性分析
车身结构优化与安全性分析车身是汽车的重要组成部分，直接关系到汽车的结构强度和安全性能。
优化车身结构，提高其安全性对驾驶员和乘客来说至关重要。
本文将探讨车身结构优化的方法以及安全性分析。
一、车身结构优化1. 材料选择车辆的材料选择对车身结构优化起到至关重要的作用。
常见的材料包括钢铁、铝合金、复合材料等。
钢铁具有良好的强度和韧性，但相对较重。
铝合金轻质高强，但成本较高。
复合材料具有优异的强度和轻量化特点，但制造工艺复杂。
根据不同需求和经济因素，选择合适的材料进行车身结构优化。
2. 结构设计车身的结构设计直接影响其强度和刚性。
合理布置梁柱和加强筋，以增加整车的刚性。
应考虑在冲击或碰撞中吸收撞击能量并保护乘客。
通过CAD技术进行虚拟仿真，并进行优化设计，以减小结构重量、提高整车刚度和降低振动噪声。
3. 制造工艺优化车身的优化不仅包括结构设计，还包括制造工艺的优化。
采用先进的制造技术，如激光焊接、粉末冶金、热成形等，以提高车身零部件的精度和质量。
同时，优化模具设计和制造，提高生产效率和工艺稳定性。
二、车身安全性分析1. 碰撞安全性评估碰撞安全性评估是车身安全性分析的重要内容之一。
通过虚拟碰撞试验和物理碰撞试验，评估车身在碰撞情况下的安全性能。
常用的评估指标包括车身刚度、变形能力、能量吸收等。
根据评估结果，进行结构优化，以提高车身在碰撞时的安全性能。
2. 侧翻安全性分析侧翻是常见的交通事故形式之一。
车身的侧翻安全性是保障车辆乘员安全的重要指标之一。
通过模拟侧翻情况下的力学响应，评估车身的抗侧翻能力。
在设计和制造中，合理选择车身结构和加强筋，提高车身的抗侧翻能力。
3. 静态稳定性分析静态稳定性是车身安全性的另一个重要方面。
通过在不同路面条件下进行稳定性测试和仿真分析，评估车身的静态稳定性。
调整车身重心位置和悬挂系统设计，提高车身的静态稳定性，减少侧倾和翻滚风险。
4. 行人保护安全性分析行人保护安全性是现代汽车设计的重要要求之一。
车身结构优化设计与仿真分析
车身结构优化设计与仿真分析第一章：绪论汽车行业发展迅猛，汽车成为人们敞开心扉的必需品之一。
汽车车身结构优化设计与仿真分析，是当前汽车行业的一个热门研究方向。
车身结构优化设计和仿真分析可以降低整车开发的成本和时间。
针对此，本文将深入探讨车身结构优化设计与仿真分析的研究进展。
第二章：车身结构设计2.1 车身结构组成车身结构主要由车门、车顶、车底、车前端和车尾部分组成。
2.2 车身结构材料车身结构材料有钢、铝合金、碳纤维等。
不同材料具有不同的密度、强度和刚度。
此外，不同材料的冲压成形难易程度也有所差异。
2.3 车身结构设计方法在车身结构设计中，有效的设计方法可以提高车身结构的强度和刚度。
常用的车身结构设计方法有拓扑优化、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、三维模型及产品生命周期管理（PLM）等。
第三章：车身结构优化3.1 车身结构优化的意义车身结构优化是为提高车身结构的强度、刚度和轻量化而进行的。
对于汽车制造厂商，降低汽车的重量可以降低油耗和排放，达到环保的目的；并且轻量化的车身结构，还能提高汽车的安全性能。
3.2 车身结构优化方法车身结构优化主要分为参数优化、材料优化、构件优化等。
其中，参数优化指的是对车身结构的尺寸、形状、壁厚等参数进行优化；材料优化指的是对车身结构中使用的材料进行优化；构件优化指的是对车身结构的每一个组成部分进行优化。
这些优化方法可以针对不同的优化目标和优化需求进行综合优化。
第四章：仿真分析4.1 仿真分析的意义仿真分析是在车身结构设计、优化的过程中不可或缺的环节之一。
通过仿真分析，可以模拟不同行驶条件下汽车的运行情况，包括车身结构的受力状态和振动情况。
对于汽车设计师来说，仿真分析可以帮助他们预测汽车设计的可靠性，并为车身结构的优化提供指导意见。
4.2 仿真分析方法常用的仿真分析方法有有限元分析（FEA）、计算流体动力学（CFD）、结构优化方法等。
有限元分析可以模拟车身结构的受力情况；计算流体动力学可以模拟车身周围的空气流动情况；结构优化方法则可以为车身结构的优化提供指导意见。
研究皮卡车车身前机舱及地板模态分析与结构优化
研究皮卡车车身前机舱及地板模态分析与结构优化皮卡车是一种小型货车，具有车身前机舱和地板两个主要部分。
在日常使用中，车身前机舱和地板承受着各种载荷的作用，因此对其进行模态分析与结构优化十分重要。
模态分析是研究结构在不同频率下的振动特性的一种方法。
通过模态分析，可以了解车身前机舱和地板的自然频率、振型以及受力分布情况。
对于皮卡车来说，自然频率的选择要考虑到车辆的使用环境、载荷特点以及行驶速度等因素。
通过模态分析，可以确定车身前机舱和地板的固有振动频率，进而为车辆设计提供参考依据。
结构优化是通过改变材料、几何形状以及结构布局等方式，使车身前机舱和地板在满足一定约束条件下达到最佳设计目标。
优化目标可以是减重、增加刚度、提高自然频率等。
结构优化可以通过有限元分析等方法，对车身前机舱和地板进行参数化建模，然后通过优化算法寻找最佳设计方案。
在进行车身前机舱和地板的模态分析与结构优化时，需要考虑以下几个方面：1. 车身前机舱和地板的材料选择。
材料的密度、弹性模量、屈服强度等参数都会对结构的振动特性和强度产生影响。
需要根据需求选择合适的材料，平衡轻量化和刚度要求。
2. 结构的刚度设计。
刚度是指结构对应力的抵抗能力，过高或过低的刚度都会影响车身前机舱和地板的自然频率和振动特性。
需要根据实际情况确定合适的刚度水平。
3. 结构的几何形状设计。
车身前机舱和地板的几何形状对结构的刚度和自然频率有着很大的影响。
通过调整结构的几何形状，可以达到优化设计的目标。
4. 结构的有限元分析与优化算法。
有限元分析是对车身前机舱和地板进行建模和分析的基础，通过有限元分析可以得到结构的应力、应变、位移等参数。
优化算法可以根据设计要求，利用有限元分析结果进行结构的优化设计。
通过对车身前机舱和地板的模态分析与结构优化，可以提高车辆的疲劳寿命、减少振动和噪音、提升行驶稳定性等，提高皮卡车的整体性能和使用寿命。
这对于提高车辆的安全性、舒适性和经济性具有重要意义。
轿车白车身模态分析及其优化的开题报告
轿车白车身模态分析及其优化的开题报告一、研究背景及意义随着汽车工业的发展，轿车白车身作为汽车的基本骨架之一，在现代汽车制造中起着至关重要的作用。
白车身的结构、质量和强度等参数对于整车的性能和安全性有着直接的影响。
因此，对轿车白车身的模态分析和优化研究具有重要的理论和实践意义。
目前，轿车白车身的模态分析和优化已成为国际汽车制造业界的研究热点。
通过对白车身进行有限元分析，可以预测其在振动和撞击等复杂工况下的响应和变形等性能，为白车身优化设计提供科学依据。
同时，白车身的优化设计可以大大降低汽车生产成本，提高汽车的质量和竞争力。
二、研究内容和方法本研究旨在针对轿车白车身的模态分析和优化问题，开展如下研究工作：1. 轿车白车身模态分析：通过建立白车身的有限元模型，分析其自然频率、振型形态等特性，并研究不同结构参数、材料等因素对白车身模态特性的影响。
2. 轿车白车身结构优化设计：基于白车身模态分析结果，针对白车身的结构强度、稳定性等问题进行优化设计，使其能够满足不同工况下的使用要求。
3. 优化设计验证：通过模拟测试和实验验证，验证所设计的轿车白车身结构在不同工况下的性能和优化效果。
本研究将采用有限元分析、结构优化设计、模拟测试和实验验证等多种方法，综合研究轿车白车身的模态分析和优化设计问题。
三、预期目标和效果通过本研究，预期实现以下目标和效果：1. 深入了解轿车白车身的结构特性和模态特性，为白车身优化设计提供科学依据。
2. 针对轿车白车身的结构强度、稳定性等问题进行优化设计，提高白车身的整体性能和安全性。
3. 通过模拟测试和实验验证，验证所设计的轿车白车身结构在不同工况下的性能和优化效果。
4. 提高汽车制造技术水平，为中国汽车行业的发展做出贡献。
四、研究计划和进度安排本研究计划分三个阶段进行，具体计划和进度安排如下：第一阶段：文献综述和有限元分析时间安排：2021年9月-2022年2月主要工作内容：1. 国内外轿车白车身模态分析和优化设计的现状和发展趋势的文献综述。
汽车设计中的结构分析和优化研究
汽车设计中的结构分析和优化研究第一章汽车设计中的结构分析概述汽车作为一种机械设备，其结构的设计和分析尤为重要。
汽车设计中的结构分析主要包括强度分析、刚度分析、振动分析等多个方面。
当汽车行驶时，出现了不同的动态和静态载荷，会对汽车的整体结构造成影响，结构分析可以为汽车设计和制造提供重要的参考依据。
第二章汽车结构分析方法汽车结构分析方法包括有限元分析、模态分析、静荷载、动荷载等。
其中有限元分析被广泛应用于汽车结构分析研究中。
汽车的主要结构部分如底盘、车身、悬挂系统等，在设计过程中需要进行有限元分析，以获得这些部分的强度和刚度信息。
模态分析则可以用于研究汽车的振动特性，从而优化汽车的减震措施。
第三章汽车结构优化研究汽车结构优化研究是为了使汽车在满足强度、刚度、振动等需求的情况下，尽量减轻汽车自身重量，提高燃油经济性，降低能耗和排放。
通过结构分析和优化设计，自动化算法可用于确定最优的结构设计。
优化研究主要分为两类：一类是对特定部件进行小范围的优化，另一类是对整车进行大范围的优化。
优化研究还可以用于改进汽车的安全性和乘坐舒适性。
第四章结构分析在汽车设计中的应用汽车结构分析在汽车设计中的应用非常广泛。
在实际生产中，汽车制造商选择适当的分析工具和算法，通过对汽车不同部位的强度刚度等分析，提高产品的质量和竞争力。
结构分析可以用于改进和优化各种车型的设计，以满足客户的需求。
例如，对于商用车，需要更加强调结构的强度并增强载重能力；对于休闲车，则需要更加注重舒适性和安全性。
第五章结构分析未来的发展方向随着汽车工业的发展，汽车结构分析也在不断地发展和更新。
未来，汽车结构分析的关键发展方向在于更加准确的软件算法和更加准确的测试仪器。
深度学习和机器学习的发展也将使得汽车的结构分析程序变得更加自动化和智能化。
此外，随着氢燃料电池汽车和电动汽车等新型车型的发展，其独特的结构需求也将成为未来汽车结构分析研究的重点方向。
结论汽车的结构分析在汽车设计制造中扮演着不可或缺的角色。
基于简化模型的车身结构分析与优化
体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任
由本人承担。
学位论文作者签名： 年 月 日
绪论
１．绪论
１．１汽车车身设计流程
１．１．１传统串行流程
轿车车身结构由于其承受的载荷Ｔ况的复杂性，致使应用一些传统的简单 方法难于对其进行结构分析。因此，传统的轿车车身结构设计丰要是以经验设 计为主，以试验为分析评价手段【１１。通常是在完成轿车车身设计后，先制造车身
１．２．２
ＣＡＥ在汽车设计中的应用
汽车设计中的许多新技术新概念的应用和普及与近二十多年来计算机和计算机 辅助工程分析（ＣＡＥ）技术的快速进步是密不可分的。１９７０年美国宇航局结构分
４
绪沱
析软件程序ＮＡＳＴＲＡＮ的出现，代表了
种新的计算功能。它足个面向用户
的通用的结构分析程序．使Ｊ己适用于非专家的一般臣计工程师使用。１９７７年， 通＿Ｅ｝｛汽车公司就率先在车身”发中麻片ｊ了分析与试验验证柑结台的方法。利用 有限元法，先剥结构进行动静态分析及碰撞模拟，然后用试验刘结果进行证明”】。 有限冗法逐渐在汽车结构分析问题中显示出强大的能力，并占据丁极其重要的 地位。训算机辅助工程分析的应用使早期的车身设计ｕｒ以在不依赖实物的情况 下评价车身的其它相关性能。这使得诸如并行工程的理念柑以充分体现，也推 动着ＣＡＥ应用的深入发展。旧外大汽车公司在ＣＡＦ运用方面呈现立¨下特点。 第 应用的领域广，结构分析、疲劳分析、耐久性分析、热分析、ＮＶＨ分
ｔｏ ｃｏｌｌｅｃｔ ａｎｄ ａｒｒａｎｇｅ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｄａｔａ
ｏｆｊｏｉｎｔｓ
研究皮卡车车身前机舱及地板模态分析与结构优化
研究皮卡车车身前机舱及地板模态分析与结构优化
皮卡车是交通运输中常见的一种车型，它广泛应用于物流和运输领域。
皮卡车的车身前机舱和地板是车辆关键部分，车身前机舱主要负责支撑前部机动部件和防护乘员；而地板则需要承载车辆载重和防止震动噪声。
因此，研究皮卡车车身前机舱及地板的结构模态和优化设计对于提高汽车的安全性、稳定性和舒适性至关重要。
本文使用有限元分析方法，对皮卡车车身前机舱和地板进行了模态分析和优化设计。
具体步骤如下：
1.建立车辆的有限元模型，包括车身前机舱和地板。
2.进行模态分析，计算并分析车辆的根本振型、固有频率和模态形态等。
3.根据模态分析结果，确定车辆存在的结构问题，并设计结构优化方案。
4.使用有限元优化算法，对车辆结构进行优化设计。
5.对优化后的结构进行模态分析，验证优化效果。
1.在车辆正常使用时，皮卡车车身前机舱和地板存在多种振动模态，并且存在严重的共振问题。
2.通过结构优化设计，加强了车辆的刚度和稳定性，并降低了车辆底盘的共振频率。
3.经过优化设计后，车辆的振动幅值和加速度均得到了明显降低，大大提高了汽车的舒适性和安全性。
因此，本文的研究结果对于皮卡车的结构设计和优化具有一定的参考价值，能够为汽车工程师和设计师提供有用的指导。
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第３期
廖代辉等：考虑冲压残余应力和厚度变化的车身结构模态分析与优化
３ｌ
元刚度矩阵与厚度的关系可表示为：
ｒ＝蟛＋磁＝Ｅ＾蠡毫＋Ｅ＾３磁，
（３）
式中：霹是２４ Ｘ２４矩阵，由平面刚度矩阵转化到
整体坐标而成。蟛是２４ Ｘ２４矩阵，由弯曲刚度矩阵转 化到整体坐标而成。Ｅ为材料弹性常数，ｈ为单元厚
度，酸和戤为刚度矩阵中与Ｅ和ｈ无关的部分。
第２９卷第３期
振动与冲击 ＪＯＵＲＮ＾Ｔ．ＯＦ ＶｌＢＲＡ”ｏＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ
Ｖ０１．２９ Ｎｏ．３ ２０１０
考虑冲压残余应力和厚度变化的车身结构模态分析与优化
廖代辉，成艾国，谢慧超
（湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙４１００８２）
摘 要：车身零件冲压成形过程中产生的残余应力和厚度变化对其结构模态和固有频率具有重要的影响，而目前
如果是残余拉应力，则会使其弹性模量和构件刚度降
低，从而降低其固有频率；反之如果是残余压应力，则
会增加增大其固有频率。
此外，由以上分析及式（３）、式（４）、式（矩阵都会受
到单元厚度变化的影响；从式（３）、式（４）还可看出，冈０
度矩阵对厚度的变化非常敏感，当其它条件不变时，零
（ａ）残余应力分布云图（ＭＰａ）
（ｂ）厚度分布云图（ｍｍ） 图２顶盖成形仿真分析结果
图３顶盖实际冲压成形照片 采用有限元网格映射方法将包含有残余应力应变 和厚度分布的文件引入到有限元分析模型中，约束顶 盖四周的边界节点，模拟顶盖在车身中的自然振动状 态。对汽车顶盖的模态及固有频率进行分析，计算所 得的顶盖前四阶振动固有频率对比如表１所示。
万方数据
从表４中可以看出，车身结构经过以轻量化为目 标的结构优化设计之后，车身结构的主要模态频率得 到了大幅度的提高，优化后的车身结构考虑成形因素 的一阶扭转频率满足设计目标要求；并且结构优化后 的车身质量和生产成本也得到了有效控制。
５结论
（１）根据残余应力与弹性模量、刚度矩阵、固有频 率的关系推导可知，当构件中存在残余应力时，如果是
２冲压残余应力和厚度变化对结构固有频率 的影响研究
在有限元分析中，具有ｎ自由度无阻尼系统的振
动微分方程有解的条件为：
（［Ｋ］一∞２［肘］）［Ｃ］＝０
（１）
利用虚功原理，可以推出单元刚度矩阵的表 达式Ｈ Ｊ：
ｒ＝Ｌ曰７ＤＢｄＶ
（２）
式中：Ｂ为应变矩阵，Ｄ为弹性矩阵，ｙ为单元 体积。
四节点矩形壳单元的刚度矩阵由平面刚度矩阵和 平板弯曲刚度矩阵按节点自由度位置叠加起来，其单
ＤＺＨＵ～ＲＥＩＮ—ＵＰ １．２ ０．８ １．５ １．４９７３ １．５
ＷＤＬ ０ＵＴ
１．０ Ｏ．８ １．５ １．５０００ １．５
表４基于成形因素的结构优化质量及性能指标对比
ｗＥＩＧＨＴ／ｋｇ‘＇灵Ｈｚ敏／ｋ度ｇ＇／ｎｌ
Ｄ
根据表２中的灵敏度计算结果，零件ＤＺＨＵ—ＯＵＴ、 ＤＺＨＵ—ＲＥＩＮ—ＵＰ、ＷＤＬ—ＯＵＴ（Ｄ柱外板、Ｄ柱上内板、 尾端梁外板）的灵敏度绝对值较大且为正，说明厚度减 薄会很大程度上降低其固有频率；同时，零件ＷＭＫＨＬ— ＵＰ２（尾门框上横梁）灵敏度绝对值较大且为负，说明 成形过程中的厚度减薄反而对提高固有频率有帮助，
件厚度越大，其刚度矩阵会大幅度提高，从而提高结构
的刚度和固有频率，反之，如果零件局部厚度减薄，则
会在很大程度上降低其刚度和固有频率。
３算例
根据残余应力的产生机理，通过平衡微分方程和 相应的定解条件，可以用解析法求出一次性整体卸载 后残余应力和单元厚度的精确解旧ｏ。但这只能是对于 少数方程性质比较简单，且几何形状相当规则的问题。 而对于大多数汽车覆盖件而言，其求解区域的几何形 状比较复杂或方程的某些特征的非线形性质，则不能 得到解析的答案。
目前广泛采用的残余应力测量方法主要分为破坏 性的应力释放测量法和非破坏性的物理测量法，如盲 孔法（Ａ，：ｆＬ法）、Ｘ射线衍射法（ＸＲＤ）等。虽然采用实 验方法可以比较准确地得到零件各部位的残余应力应
变分布万，方但数却存 据在成本高、效率低等缺点，此外，应力测
量结果只是针对某一测量点而言，而且常常受到材料 类型的限制¨’８ Ｊ。
３２
振动与冲击
２０１０年第２９卷
阶数
ｌ ２ ３ ４
表１成形因素对结构固有频率的影响对比
未考虑 成形因素
２９．２２
３７．６３
频率／Ｈｚ
只考虑 残余应力
只考虑 厚度减薄
３１．１０
２６．４６
４０．０６
３３．４６
考虑所有 成形因素
２８．１７
３５．６２
３９．１８
４１．７ｌ
３６．３５
３８．７０
４４．９３
４７．５５
零件在成形过程中产生的残余应力及其厚度减薄 等因素对于结构模态和同有频率具有不容忽视的影 响Ｌ３’４１，但目前在车身结构模态分析中建立的有限元模 型都是直接由ＣＡＤ模型进行网格划分，并未考虑零件 生产制造过程所带来的影响。因此，有必要通过有限 元方法引入成形残余应力及厚度减薄等因素并研究其 对构件同有频率的影响，为提高有限元模态分析精度 提供重要参考。
１有限元网格映射算法
在模态分析中考虑成形因素的影响，最关键的环 节就是如何将冲压变形后产生的残余应力、厚度变化 等信息映射到模态有限元分析模型中。本文采用的有 限元网格映射流程如图ｌ所示。
首先对零件进行冲压仿真计算，并利用网格映射 技术，将相应的厚度分布、塑性应变、残余应力等信息
基金项目：“十一五”国家科技支撑计划（２００６ＢＡＦ０２Ａ０２—０３） 收稿日期：２００８—１１—０３修改稿收到日期：２００９—０５—０７ 第一作者廖代辉女，博士生，１９７８年１２月生 通讯作者成艾国男，教授，１９７２年生
表３ 以一阶扭转频率为目标函数的零件厚度优化结果
优化变量
代号 翟Ｔ限蠡缮篓圆整
目标函数／Ｈｚ
ＦＲＥＱ
２４．２８一
— ２９．１９
—
约束函数／ｋｇ 设计变量／ｍｍ
ＷＥＩＧＨＴ ＷＭＫＨＬ＿ＵＰ２ ＤＺＨＵ ０ＵＴ
２７２
一
１．０ ０．８
Ｏ．８ Ｏ．７
２７２ ２５９．７３ ２５９．４２ １．２ ０．８００８ Ｏ．８ １．２ １．１６２３ １．２
第３期
廖代辉等：考虑冲压残余应力和厚度变化的车身结构模态分析与优化
３３
残余拉应力，则会使其弹性模量和构件刚度降低，从而 降低其固有频率；反之如果是残余压应力，则会增加增 大其固有频率；而厚度减小则会同时影响刚度矩阵和 质量矩阵，进而降低构件固有频率。
（２）本文在灵敏度分析的基础上，对某白车身进 行了基于成形因素的结构优化。研究结果表明，对于 白车身一阶扭转和弯曲模态频率，引入关键零件成形 因素后的模态计算结果相对优化前模态频率得到了提 高，且与试验结果基本一致；同时结构优化后的生产成 本也得到了有效控制，不仅很好地满足了结构性能的 设计要求，而且减重效果明显。
４２．２１
４４．６６
所以进行整车的模态分析和优化过程中必须考虑灵敏 度大的零件的成形性影响。通过引入成形因素后的计 算值和目标值对比发现，现有车身结构的同有频率 （２４．２８ Ｈｚ）并没有达到预期目标（２５ Ｈｚ），必须对结构 进行重新优化设计以提高结构刚度和模态固有频率。 图４为考虑成形因素后的白车身结构一阶扭转模态 振型。
常用的有限元模态分析方法中，常常忽略了成形因素所带来的影响，导致分析结果与实际情况不相符。采用有限元网格
映射算法，在车身结构模态分析中引入成形信息，并将成形残余应力作为预应力施加。研究成形因素对车身结构模态和同
有频率的影响。研究结果表明，考虑成形比未考虑成形影响的模态分析结果吏接近实验结果。最后，进行了基于成形因
已有研究结果表明一’１０Ｊ，可以通过数值模拟方法 分别进行加载和回弹应力应变分析，并将两者应力场 进行叠加，得到残余应力和厚度分布。采用基于塑性 流动理论的显一隐式结合的增量有限元方法能够较为 精确地进行冲压件残余应力应变及厚度分布的预示。
以汽车顶盖为例，研究冲压残余应力和厚度变化 对结构固有频率仿真分析结果的影响。首先对顶盖的 残余应力、应变以及厚度分布进行仿真求解。顶盖材 料初始屈服强度为１５５ ＭＰａ，初始厚度０．８ ｍｍ。成形 后的残余应力及厚度分布如图２所示。图３所示为采 用仿真中的冲压过程参数进行顶盖冲压成形的实物照 片。对比表明，仿真计算与实际冲压结果相吻合。
表２ 白车身板厚灵敏度分析结果
零件名称
’
州｝攀 ＦＲＥＱ／Ｈｚ ｍ！Ｒ驾父Ｊ曼
图４一阶扭转模态振型图（变形放大２０倍）
优化前后的车身固有频率、总质量及各零件厚度 如表３所示。
为了保证结构优化后车身的基本性能（如车身强 度、刚度和自然模态频率等）不受到影响，必须对材料 和厚度更换后的车身结构进行性能校核，直到满足轻 量化要求。表４中所示为结构优化前后的车身质量及 其考虑成形性后的基本力学性能对比。
通过表１的对比可知：引入零件的残余应力可以 提高其模态频率；引入成形过程中的厚度减薄则会降 低构件固有频率；从综合影响来看，引入成形因素时的 固有频率比未引入成形因素的频率有所降低，特别是 对低阶模态影响比较明显，说明零件冲压时的厚度减 薄对其模态频率的影响比其它成形因素的影响要大。
但这种分析结果只是成形因素对零件本身的影 响。由于车身结构是由成百上千个冲压零件焊接而 成，有些零件对车身结构刚度贡献较大，而有些零件几 乎对车身结构的刚度没有贡献，对刚度贡献小的这些 零件的成形因素对结构影响也就相对较小。此外，在 车身结构中，有些零件厚度减小反而对提高结构的模 态频率有帮助，因此，我们在进行结构优化时必须要知 道零件的某些结构参数对车身结构模态的灵敏度。
无残余应力时的弹性模量；矗为表征残余应力影响的常
系数；规定式中拉应力为正，压应力为负。
将式（３）、式（４）、式（５）代入式（１），可得单元固有 频率与残余应力具有以下关系：