白车身弯曲刚度分析规范
白车身刚度强度测定
试验对象准备
试验用白车身可包含对象为白车身本体、风窗玻璃(顶部风窗)、罩盖(及翼子 板)、车门、保险杠及其支架、悬架和副车架。按零部件与总体刚度关系考虑 的需要或者实际情况选择，具体如下。 a.带风窗玻璃(项部风窗)，不计其他。 b.不装风窗玻璃、无四门两盖，装有翼子板、悬架(或带副车架)。
扩散硅压力传感器
白车身弯曲刚度试验的结果评估
(1)在弯曲工况时，对于中央1点加载的情况可以比照 简支梁进行核算 。普通乘用车车身弯曲刚度计算见图 4。
白车身弯曲刚度试验的结果评估
白车身弯曲刚度试验的结果评估
式中，EI为普通乘用车车身弯曲刚度，N · m ；F为等 效载荷，N；L 为前后悬挂固定座支撑点纵向距离， m：b、a分别是前后支撑点与载荷的距离，m：Z为 垂直方向弯曲挠度，m；X为计算Z值点到前支撑点与 集中载荷的距离，m。
扩散硅压力传感器
量程：
测量范围：-100KPa～60MPa
基本特性： 抗过载和抗冲击能力强，过压可达量程的数倍，甚至用硬物直接 敲打测量元件也不致使其损坏，且对测量精度毫无影响。 稳定性高，每年优于0.1%满量程，这个技术指标已达到智能 型压 力仪表水平；温度漂移小，由于取消了压力测量元件中的中介液， 因而传感器不仅获得了很高的 测量精度，且受温度梯度影响极小。 精度： 精度等级：0.1级、0.2级、0.5级
陶瓷压阻压力传感器
基本特性：
陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度 范围高达-40～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定 性。电气绝缘程度>2kV，输出信号强，长期稳定性好。
精度： 精度等级：0.5级
陶瓷压阻压力传感器
扩散硅压力传感器
工作原理 扩散硅压力变送器通过温度传感器把温度信号变为电信号，再由前置放大器把此 电信号放大滤波，送往CPU的A/D 转换模块进行模拟量到数字量的变换，最后由 CPU进行数据处理并显示及PWM输出。原理框图如下： 被侧介质---〉传感器---〉电子线路---〉输出信号 被测介质的压力直接作用于传感器的陶瓷/扩散硅膜片/上，使膜片产生与介质压 力成正比的微小位移，正常工作状态下，膜片最大位移不大于0.025毫米，电子 线路检测这一位移量后，即把这一位移量转换成对应于这一压力的标准工业测量 信号。超压时膜片直接贴到坚固的陶瓷基体/扩散硅上，由于膜片与基体的间隙 只有0.1毫米，因此过压时膜片的最大位移只能是0.1毫米，所以从结构上保证了 膜片不会产生过大变形，该传感器具有很好的稳定性和高可靠性。
白车身弯曲刚度分析报告
编号：QQ-PD-PK-066白车身弯曲刚度分析报告项目名称：QQ458321486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白车身弯曲刚度分析边界条件 (1)5分析结果 (3)6结论 (10)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白车身为分析对象，利用有限元法，对其进行了弯曲刚度分析。
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于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有限元模型建立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，焊点采用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%。
SUV白车身扭转刚度的分析与优化_熊辉
日习则学不忘，自勉则身不坠。
— — —徐干
－ 43 －
３）前轮罩处增加接头布置，形成完整的环状路径， 增大环状结构截面面积，加大结构加强件料厚。
４）关键接头部位增加结构胶和焊点，提升车身扭 转刚度。
通过灵敏度分析以及车身结构优化设计，最终计 算得到白车身扭转刚度是 １７ ８７０ Ｎ·ｍ（／ °），提升量为 ４ ０２１ Ｎ·ｍ（／ °），提升率为 ２２．５%，满足项目设定目标。 同时白车身弯曲刚度提升了 １６．７%，弯曲和扭转模态也 得到了有效的提升。
极大提高产品可靠性。因此针对车身的扭转刚度对白 车身进行准确的有限元建模分析成为设计开发中一项 不可缺少的重要内容。
某款 ＳＵＶ 车型扭转刚度分析思路，如图 ３ 所示［２］， 首 先 把 工 程 设 计 ＣＡＴＩＡ 数 模 导 入 有 限 元 分 析 软 件 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ，然后进行单个零件网格建模、连接、支撑、
参考文献 ［１］ 高云凯，蓝晓理，陈鑫． 轿车车身模态修改灵敏度计算分析［Ｊ］． 汽车工
程，２００１，２３（５）：３５２－３５５． ［２］ 仇彬． 轿车白车身扭转刚度分析及结构优化设计［Ｄ］． 安徽：合肥工业
大学，２００７：１８． （收稿日期：２０１５－０９－２７）
人能不食十二日，惟书安可一日无。
— ——陆游
考虑到白车身的受力传力复杂性，本次采用的是 详细有限元模型。建模重点过程分为结构优化、单元 选取、单元数量和质量控制、网格布局及连接方式模
步分析，分析各个环的截面和连续性等；然后挑选出各 个环中的关键件并进行简化建模和灵敏度分析，白车 身简化模型图，如图 ７ 所示。灵敏度分析可以迅速找出 对白车身扭转刚度影响的关键部件并分析出贡献量， 为后期设计优化提供重要的支持。
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
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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
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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
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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。
汽车白车身设计规范
汽车白车身设计规范1. 范围本标准归纳了[BIW]白车身结构设计的一些基本方法和注意事项。
本标准适用于长春宇创公司白车身结构设计及检查。
2．基本原则2.1 白车身设计是一个复杂的系统并行设计过程，要彻底地摒弃孤立地单个零件设计方法，任何一个零件只是其所处在的分总成的一个零件，设计时均应考虑其与周边相关零部件的相互关系。
评注：周边造型匹配[面差、分缝影响外观]；周边安装匹配[焊接装配、安装件的连接、安装空间]2.2 任何一种车型的白车身结构均可按三层板的设计思想去构思结构设计，即最外层是外板，最内层是内板，中间是加强板，在车身附件安装连接部位应考虑设计加强板。
评注：结构的强度、刚度与横截面积有关系，与周边的展开的周长也有关系，“红旗3”轿车的一个宣传点就是其前防撞横梁为六边型。
2.3 所设计的白车身结构在满足整车性能上、结构上、四大工艺[冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺、总装工艺]是否比参考样车或其他车型更优越，是否符合国内（尤其是客户）的实际生产状况，以便预先确定结构及工艺的改良方案。
2.4 白车身在结构与性能上应提供车身所需的承载能力,即强度和刚度要求。
3．冲压工艺要求3.1 在设计钣金件时，对于影响拉延成型的圆角要尽可能放大，原则上内角R≥5，以利于拉延成型；对于折弯成型的圆角可以适当放小，原则上R≈3即可，以减小折弯后的回弹。
１）板件最小弯曲半径最小弯曲半径见下表：最小弯曲半径（R）、最小直边高度（h）、最小孔边到弯曲半径R中心的距离（L）值行业标准材料弯曲半径（R）、直边高度h 、距离L冷轧板、镀锌板弯曲半径R≥2t直边高度h≥R+2t距离L≥2t优先使用标准冷轧板、镀锌板弯曲半径R≥3t２）弯曲的直边高度不宜过小，其值h≥R+2t。
见上表。
３）弯曲边冲孔时，孔边到弯曲半径R中心的距离L不得过小，其值L≥2t。
见上表。
４）圆角弯曲处预留切口。
FR褶皱５）凸部的弯曲避免如a图情形的弯曲，使弯曲线让开阶梯线如图b，或设计切口如c、d。
k01白车身刚度分析报告减重20151027
K01设计开发项目白车身刚度分析报告（☑初版/□更改）重庆迪科汽车研究有限公司二〇一五年十月1.数据记录✧初始模型白车身（BIW）✧更改情况无2.分析内容（1）白车身弯曲刚度分析（2）白车身扭转刚度分析3.模型简述✧使用软件前处理：Hypermesh；求解器：Radioss✧建模过程网格划分白车身结构可分为五个总成：顶盖、地板、侧围、后围和前围，依次对各总成进行有限元模型的建立，再将其焊接为一整体。
建立白车身有限元模型的步骤包括几何模型分析、几何清理、模型简化、网格划分、单元质量检查、设置材料和单元属性、各部件焊接等。
由于白车身主要是由大的钢板覆盖件组成，其厚度尺寸远远小于其他尺寸，故白车身网格选用PSHELL的壳单元形式。
采用各总成逐个划分、连接，再总装的方式进行整车的有限元建模。
据工程实践和硬件条件，选取有限元网格的大小为8mm。
根据前面所述的几何清理原则，选用8mm的壳单元网格对各总成进行离散化，建立各总成对应的有限元模型如图3.1——图3.5所示：图3.1 车顶总成的有限元模型图3.2侧围总成的有限元模型图3.3后围总成有限元模型图3.4地板的几何及有限元模型图3.5前围的几何及有限元模型白车身各部件连接白车身大部分零部件是薄板冲压件，各零部件之间主要是通过焊接工艺实现连接，本次运用了点焊、缝焊等。
根据所提供的焊点图，在Hypermesh中通过运用spot-weld单元来把各板件焊点位置的节点连接起来，以此来模拟实际的焊点。
焊点材料选用08AL，焊点直径为7mm。
焊接完成后，焊点周围单元的质量可能会变差，通常需要对这些单元进行重新划分。
有限元焊接结果如图3.6所示图3.6 有限元焊接效果图由于工艺和部件性能的要求，在顶盖与顶盖横梁处，运用了粘胶连接。
本次分析采用了软件的粘胶连接来实现这些有限元部件的连接，通过这样的处理能更好的模拟结构的实际性能。
有限元粘接效果如图3.7所示。
图3.7有限元粘胶连接效果图在前围总成中还采用了螺栓连接，这主要是一些不需永久连接、进行更换的部件。
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。
白车身刚度设计原理介绍
白车身刚度设计原理介绍A柱，B柱，C柱，D柱、顶架以及结合点对整车的刚度起到十分重要的作用。
较弱的局部结合点会破环整车的刚度。
根据弯曲模型，确保A/B/C柱、上侧梁（Cantrail）以及平台（Platform）有良好的连结性。
车身框架（frame work）的设计标准：1.直梁，局部无弱化截面，横梁需要承载载荷。
2.尽可能使用封闭圆形或者矩形截面3.横梁连结处需要采用刚性耦合好的设计是直截面和刚性连接。
梁截面应承载载荷。
避免局部切口或其他减弱连结点，使结构效率最大化。
在重要的连结处采用可靠的截面，以避免在受到载荷时发生偏转和扭矩。
载荷需要加载在中性梁上，避免产生扭矩。
不要梁结构在面板上断开，因为这样会把力传递到关键区域并产生异响。
C柱内圈（C pillar inner ring）:从顶棚到衣帽架钣金处是连续的钣金面板连结。
C柱外圈：从顶棚到轮罩以及地板有良好的刚性连结，避免有应力集中。
图中断面12的断面是C柱区域，聪截面可以看出，C柱的截面尺寸较大并加有加强结构。
衣帽架横梁是一根连续的梁结构连结到侧梁。
当仔细观察衣帽架区域的Y0断面，可以发现：断面尽量是封闭截面。
如果不可避免的要加孔的特征，孔尽量是独立的，尺寸尽可能小，避免出现在前截面处。
如果孔必须出现在前截面上，可以通过增加额外的小支架增强局部的强度。
衣帽架区域：一个环形结构连结衣帽架钣金、轮罩和地板。
奔驰S级以及宝马7系还额外加了一块加强板。
通过观察顶棚Y0截面，可以发现截面的连接处都有加强结构。
通过观察行李箱环状钣金（trunk ring）环状部位，可以发现结构连续且强健，侧梁与行李箱环状钣金都有连接关系。
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。
乘用车白车身刚度分析规范
7.1分析模型
分析模型包括白车身的有限元模型（不含四门两盖，不带前、后挡风玻璃），车身钣金件均采用壳单元模拟，焊点的连接采用CWELD模拟。
7.2分析模型建立
建立有限元模型，应符合下列要求：
a)白车身各个零件的网格质量应符合求解器的要求；
b)白车身同一总成的零件，须放在同一个“Assembly”里；
5输入条件
5.1白车身有限元模型
刚度分析的输入条件主要指白车身的有限元模型，一个完整的白车身有限元模型中含内容如下：
a)白车身各个零件的网格数据；
b)白车身焊点数据；
c)各个零件的材料数据；
d)各个零件的厚度数据。
5.2 白车身3D几何模型
乘用车白车身刚度CAE分析的白车身3D几何模型，数据要求如下：
a)白车身各个零件的厚度或厚度线；
b)白车身几何焊点数据；
c)3D CAD数据中无明显的穿透或干涉；
d)白车身各个零件的明细表；
e)座椅R点坐标。
6输出物
乘用车的刚度分析的输出物为PDF文档格式的分析报告，针对不同的车型统一命名为《车型刚度分析报告》（“车型”用具体车型代号替代如：车型为GC-1，则分析报告命名为《GC-1刚度分析报告》），报告内容的按9规定的内容编制。
后处理时间包括刚度曲线的绘制，刚度值的计算，分析报告的编写等，一般需要1个工作日/1人。
4.4总时间计算
完成一个白车身的刚度CAE分析需要的时间如下：
a)无白车身有限元模型，完成白车身刚度CAE分析，需要28～33工作日/11人；
b)存在完整正确的白车身模型，完成白车身刚度CAE分析，需要2～3工作日/1人。
7.3刚度分析
刚度分析，包括以下内容：
××车型白车身刚度CAE分析报告模板
图3 考核点分布图
4.2绘制白车身弯曲刚度变形曲线（见下图）：
3 /3
图4 白车身弯曲刚度曲线
4.3刚度计算公式K＝F／δ（F为加载力，δ为位移） 4.4刚度云图
图5 白车身弯曲刚度云图
5、分析结论—分析结果是否满足设计要求 XX车型白车身弯曲刚度是否满足目标要求。
6、优化方向—如分析结果不满足设计要求，对优化方案提供方向性建议
项目名称
××
数据版本
M0/2012.02.25
分析内容
××车型白车身刚度CAE分析报告模板
1、分析目的 对× × 车型白车身弯曲刚度进行校核。 2、使用软件 ① 前处理：HyperMesh v10.0 ② 求解器 NASTRAN2010 ③ 后处理：Hypermesh 10.0
1/3
文件编号
项目 -CAE-NVH-
审核
校对
制作
朱志峰 年-月-日
3.3工况说明—
2 /3
约束条件：在前、后悬架与车身连接处，约束X、Y、Z移动自由度；（见图2） 加载条件：在前排左右座椅质心处各施加1000N的垂向力，后排座椅质心处施加 2000N的垂向力
4、计算结果
图2 白车身弯曲刚度加载工况
4.1分析数据处理 在车身纵梁下部和门槛梁下部分布了一系列考核点，通过考核点的X坐标值和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ向变形 量绘制弯曲刚度曲线（见下图）。
所属部门
CAE部
3、模型及边界条件
图1：白车身有限元模型
3.1模型说明—白车身NVH焊接模型
3.2 车身材料说明
部件
钣金件 减震胶
材料
steel glue
弹性模量 泊松比 密度
210000 10
CAE白车身扭转刚度分析报告
3.1、 模型说明（带玻璃）
单元类型 焊点类型 螺栓连接 单元个数 节点个数 CAE模型质量 CAD模型时间
SHELL
HEX+RBE3
RBE2
373578
386173
227Kg
2012-10-30
实施日
定制
更 改1 改2
改 改3 改4 改5
2012. 11 .30
秘密级别 绝密
秘密
5.3、扭转刚度位移曲线
扭转刚度值取点分布示意图
页
4/6
Angle(rad)
0.3 0.2 0.2 0.1 0.1 0.0 -0.1 0 -0.1 -0.2 -0.2 -0.3
车身底部扭转变形曲线
500
1000
1500
2000
2500
3000
左侧门槛
右侧门槛
X-Position(mm)
5.4、扭转刚度窗框变形量
文件编号 CAE-F128-NVH-301-01
页
5/6
B1 A1
A2
B2
G1
G2
G3
G4
扭转刚度窗框变形量（mm）
TORSION 前挡风窗 后围玻璃 侧前门（左侧） 侧前门（右侧） 侧后门（左侧） 侧后门（右侧）
序号
G1 G2 G3 G4 A1 A2 A1' A2' B1 B2 B1' B2'
原始尺寸
页
3/6
5.2、扭转刚度值
白车身扭转刚度值
GJ=T/φ=5948Nm/deg T=600Nm φ=0.10087deg
GJ=F*Tr*L/θ=1.04114MNm2/rad F=300N Tr=2000mm L=3054mm θ=0.00176rad
白车身扭转刚度分析方法对比-顺便谈谈蔚来ES8
白车身扭转刚度分析方法对比-顺便谈谈蔚来ES81概述在上一篇文章《白车身弯曲刚度分析方法对比》中，我们介绍了白车身弯曲刚度分析方法，在这一篇文章中我们将接着介绍扭转刚度分析方法。
因为同属车身刚度分析，所以本文重复了上一篇的少部分文字。
好在两篇文章都是本人所作，并不涉嫌抄袭。
白车身刚度是整车设计的一个重要指标，它决定了车辆在外力作用下抵抗变形的能力。
白车身刚度与整车多项性能均有关联，例如耐久性能、碰撞安全性能、操稳性能和NVH性能等。
通常我们主要关注两个车身刚度指标，即弯曲刚度和扭转刚度。
当前的主流设计趋势就是在控制成本和重量的前提下，尽量将车身弯扭刚度提升。
对于乘用车而言，白车身的扭转刚度相比弯曲刚度更值得关注。
白车身的失效形式以扭转疲劳为主，当扭转刚度不足时，车身在外力作用下将发生较大的扭转变形，反复加载后局部薄弱点就可能疲劳破坏。
如果车身扭转刚度不足，行驶时车身变形较大，可能导致整车各部件之间发生摩擦异响；尤其是背门框和侧门框会产生较大的洞口变形量，影响车辆动态密封性能。
白车身扭转刚度对整车操稳性能也有明显影响。
白车身扭转刚度还是白车身轻量化程度的重要表征。
国际上流行的一个重要的车身设计指标—轻量化系数，就是根据白车身扭转刚度、白车身质量、轴距和轮距计算得到的。
相比白车身弯曲刚度分析方法，扭转刚度分析方法还不算特别混乱，但也存在很多不一致的地方。
本文将对国内汽车业内常用的几种白车身扭转刚度分析方案作对比分析。
在本文的末尾，还将对最近热度非凡的蔚来ES8白车身扭转刚度数值进行简单的点评。
2有限元模型对比虽然名称叫白车身扭转刚度分析，但所用的白车身有限元模型并不一定是传统意义的BIW模型。
有些主机厂所分析的模型是BIW，有些则是BIW加风挡玻璃也就是所谓的BIP模型。
对于电动车而言，分析模型还可能是BIW+电池包，或者BIP玻璃+电池包。
其中BIP模型使用的最为广泛。
上面所提到的BIW，指的是焊接或者铆接车身的本体部分，不包括四门两盖、仪表板支撑横梁、翼子板等部件以及粘在车身的玻璃。
轿车白车身弯扭静刚度试验方法研究
10.16638/ki.1671-7988.2021.09.033轿车白车身弯扭静刚度试验方法研究王多华（重庆车辆检测研究院有限公司，重庆404100）摘要：随着汽车人均保有量的增加，人们对汽车舒适性的要求越来越高，轿车车身刚度是影响整车舒适性的重要指标之一，同时它还影响汽车的安全性能。
在汽车车身开发阶段，各大车企都会测试自己所开发车型的白车身刚度情况。
文章主要分析了白车身弯扭刚度试验结果影响因素以及各试验方法的差异性，为后续的车身开发者提供一点思路与建议。
关键词：白车身；弯扭刚度中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)09-117-03Research on Test Method of Bending Torsional Static Stiffness of Car Body in WhiteWang Duohua（Chongqing Vehicle Test & Research Institute Co., Ltd., Chongqing 404100）Abstract: With the increase of car ownership per capita, people have higher and higher requirements for vehicle comfort. Car body stiffness is one of the important indicators affecting the comfort of the vehicle, and it also affects the safety performance of the car. In the stage of auto body development, all major car companies will test the stiffness of their developed models in BIW. This paper mainly analyzes the influence factors of BIW bending and torsion stiffness test results and the differences of various test methods, and provides some ideas and suggestions for the follow-up body developers.Keywords: BIW; Bending and torsion stiffnessCLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)09-117-031 引言轿车在不平路面行驶或高速行驶时，时刻承受着弯曲、扭转、空气阻力等多方面作用力，若是汽车自身刚度不够，或刚度分布不合理，就很有可能出现车身整体或局部变形过大，严重影响乘员乘坐舒适性和安全性的情况。
白车身弯扭刚度作业指导书
白车身弯曲刚度分析作业指导书1使用范围本指导书适用于白车身弯曲刚度有限元分析。
2前后处理软件UG、PROE、HYPERMESH、PATRAN等。
3输入要求车身部提供：相关零件的UG数模总成及零部件编号、及详细明细表，包含详细焊点信息，材料基本参数（弹性模量、密度、泊松比），厚度属性。
CAE分院根据根据标准施加载荷及约束情况。
4输出要求根据刚度分析所要求的各项参数，给出结构变形云图和白车身弯曲刚度值。
5前处理过程及步骤：5.1网格划分5.1.1将每个分总成所包括的iges文件导入Hypermesh中（操作过程中应注意随时保存，以免因软件意外跳出导致数据丢失，Hypermesh文件的后缀为hm），参照样车的实际结构进行必要的几何处理，而后使用2D\automesh命令划分网格（注意设置单元尺寸，单元尺寸初步定在15~40mm，划分时可根据具体情况进行调整，Elem type选择mixed）。
5.1.2 2D/automesh/ cleanup和Geom/geom cleanup，去掉不必要fix point和多余的面边界线（如果因为某个fix point位置不佳而产生较小尺寸的单元，即对该fix point进行调整）；图1 2D/automesh/ cleanup菜单图2 Geom/geom cleanup菜单5.1.3对于倒角，半径小于10mm时可删去(使用Geom/defeature命令), 对于孔，半径小于10mm时可删去，半径大于10mm时应保证孔边沿上至少有4个节点 (使用Geom/defeature命令)；图3 Geom/defeature菜单5.1.4对于对称件（在UG软件中去掉了一半），网格划分完后可用tools\reflect命令生成完整的网格模型（注意：需将对称节点equivalence，使用tools\edges命令）。
图4 tools\reflect菜单图5 tools\edges菜单5.2网格质量检查与排序网格划分完后需对网格质量进行检查（使用tools\check elems 命令），检查参数见表1。
0001-2019_驾驶室BIW弯曲刚度分析规范
目录1 前言 (1)2 范围 (1)3 规范引用文件 (1)4 术语和定义 (1)5 具体内容 (1)5.1有限元模型 (1)5.2边界条件 (2)5.3分析结果 (2)6 总结 (3)1 前言通过驾驶室BIW弯曲刚度分析，了解驾驶室的抗弯性能，为驾驶室设计优化提供参考依据。
2 范围本文规定了商用车驾驶室BIW弯曲刚度分析方法和评判标准。
本文适用于商用车的驾驶室BIW弯曲刚度分析。
3 规范引用文件《重庆坚峰汽车科技有限公司CAE建模规范》4 术语和定义5 具体内容5.1有限元模型根据提供的数据，建立有限元模型如图1所示：只包括白车身焊接本体，不包括玻璃、附件及内饰件等。
网格和连接要求参照《重庆坚峰汽车科技有限公司CAE建模规范》执行。
图1 驾驶室有限元分析BIW模型5.2边界条件约束：约束驾驶室悬置左前123，右前13，左后23，右后3自由度。
加载：在主驾驶座椅H点以及副驾驶座椅两个H点分别施加1000N垂向力（整车-Z向）。
测量点：底面纵梁左右Z向最大位移mm。
弯曲刚度分析的边界条件和载荷如图2.1和2.2所示：图2.1 约束图2.2 加载5.3分析结果1）测量点位置如图3所示：图3 车架弯曲刚度分析测量点左纵梁最大Z向位移为d zl，右纵梁最大Z向位移为d zr。
平均值d zmax=（d zl+d zr）/2，弯曲刚度k=F/d zmax。
2）位移云图如图4所示：图4 白车身弯曲刚度左右纵梁Z向位移云图3）BIW纵梁弯曲刚度Z向位移曲线如图5所示：图5白车身纵梁弯曲刚度Z向位移曲线6 总结1）白车身BIW弯曲刚度>标杆车BIW弯曲刚度；2）白车身BIW纵梁位移曲线连续且无突变。
白车身静态弯曲扭转刚度设备技术要求
静态弯曲扭转刚度设备技术要求一．概述此系统用于整车白车身静态弯曲及扭转刚度的测试要求。
首先必须满足标准RES.52.200，但其应为柔性结构，不局限于该标准。
二．设备的主要目的：1．在标准要求的约束与加载工况下，确定白车身的弯曲及扭转刚度。
2．确定车身关键部位的变形情况3．确定车身扭转时，车身各洞口的变形测量情况三．该系统至少能实现如下试验功能：1．扭转刚度试验后部连接处约束三个平动自由度。
前端通过模拟悬架与台架的横梁刚性相连，该横梁可在YZ平面内旋转。
1) 在前安装位置用加载装置在一侧施加最大载荷4080NM，作为预加载荷,加载时载荷变化率应不大于408NM/秒,防止车身振动,加载至4080NM。
2) 载荷按每级1020Nm，分4级逐级加至最大。
3) 重复步骤1）、2）4) 将传感器调零,然后施加相反方向的扭矩，重复步骤1），2）2．弯曲刚度试验前端与后端连接处约束Z向平动自由度，在XY向平面自由支撑。
（A）中部加载1）中部均匀加载于前座安装点处，加载位置如下图一。
2) 先按最大载荷预加载中部载荷，中部最大载荷为6670N（680kg)。
3) 先将中部载荷按每级为1667.5N（170kg）分四级加至最大载荷6670N，4) 将中部载卸载至零5) 重复步骤3）、4）。
（B）后部加载1) 先按最大载荷预加载后部载荷，加载位置如下图二，后部最大载荷为3335N。
2) 将后部载荷按每级为833.75N（170kg）分四级加至最大载荷3335N。
3) 将中部载卸载至零；4) 重复步骤2）、3）；图一中部加载位置图二后部加载位置四．车身测量点布置：车辆坐标系的定义：车辆坐标系取前进方向为X轴正向，前进方向左侧为Y轴正向，垂直向上为Z轴正向，X﹑Y﹑Z坐标符合右手定则。
测量点位置的选择可以视车身的具体结构而定，通常将测点设置在车身的主要结构件上，每个测量点上布置一个传感器。
如前纵梁、门槛梁、传动轴通道和后纵梁上。
整车-01_BIP车身扭转刚度分析规范V1.0版
编号：LP-RD-RF-0001 文件密级：机密BIP 车身扭转刚度分析规范V1.0编制：日期：BIP 车身扭转刚度分析规范简介2 1.1 分析背景和目的1.2 软硬件需求软件硬件1.3 分析数据参数需求1.4 分析的时间节点模型前处理2.1 模型准备2.2 模型检查2.3 模型处理2.4 约束及载荷有限元分析步骤3.1 分析步设定3.2 分析文件输出分析结果处理及评价4.1 分析结果查看4.2 评价指标附录BIP 车身扭转刚度分析规范BIP 车身扭转刚度分析规范1 简介1.1 分析背景和目的车身的扭转刚度和弯曲刚度是评价汽车性能重要标准之一，也是车身在实际使用中经常遇到的工况。
作为汽车的骨架，车身必须具有出色的扭转刚度、弯曲刚度特性，给安装在车身上的各个汽车零部件系统提供可靠、稳定的支撑，避免出现过大的振动和噪声。
车身是连接前后悬架的桥梁，车身的扭转刚度、弯曲刚度会影响整车对驾驶员操控指令的响应时间，良好的车身扭转刚度、弯曲刚度会使响应时间更为快捷，给乘客以舒适、可靠的驾驶感觉。
1.2 软硬件需求软件前处理：Altair Hypermesh ；后处理：Altair Hyperview ；求解器：MSC Nastran 101 ；硬件前、后处理：HP 或DELL 工作站；求解：HP 服务器、HP 或DELL 工作站。
1.3 分析数据参数需求本流程内的白车身指带有前后保险杠横梁和前后风挡玻璃的车身金属骨架。
如果车身侧围开有小窗，且小窗玻璃和车身用胶粘连，这部分窗玻璃也应包含在内。
如果副车架与车身刚性连接（副车架与车身连接处没有胶套），或者有其它通过螺栓连接的用于提高车身刚度的零部件（如动力电池），也应包含在本流程定义的白车身概念内。
1.4 分析的时间节点本分析在车型项目开发TR2-TR4 节点之间进行。
2 模型前处理2.1 模型准备导入白车身有限元模型，前副车架模型，动力电池模型并通过请参阅《CAE 分析共用模型建模指南》。
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1、范围
本标准规定了乘用车弯曲刚度分析的要求；
本标准适用于本公司乘用车白车身弯曲刚度分析。
2、输入条件
2.1 BIW 几何模型
数据要求如下：
1）模型完整，数据无明显的穿透或干涉；
2）各个零件的厚度齐全；
3）几何焊点数据齐全；
4）各个零件的明细表完整齐全。
2.2 BIW有限元模型
1）各个零件网格模型完整，数据中无穿透；
2）焊点数据齐全；
3）各个零件厚度数据齐全；
4）各个零件材料数据齐全。
3、输出物
BIW刚度分析输出物为PDF文档格式的分析报告，正对不同车型统一命名为《XX车型BIW 刚度CAE分析报告》
4、分析方法
4.1 分析模型
分析模型包括BIW有限元模型，钣金件均采用壳单元模拟，点焊采用CWELD单元模拟，线焊和螺栓连接采用RBE2模拟，减震胶采用SOLID模拟。
4.2分析模型建立
建立有限元模型，应符合以下要求：
1）BIW网格质量符合求解器要求；
2）BIW材料须与明细表规定的明细表相对应；
3）BIW的厚度须与明细表规定的厚度相对应；
4）焊点几何坐标须与3D焊点坐标一致，焊点连接的层数须明确，点焊采用CWELD模拟，线焊和螺栓采用RBE2模拟，减震胶采用SOLID模拟。
4.3刚度分析
1）定义刚度分析约束条件
2）定义防毒分析求解工况
3）定义刚度分析载荷条件
4）求解器设置
4.4分析工况
约束条件：在前后悬架与车身连接处，约束XYZ移动自由度；
载荷条件：在前排左右座椅质心处各施加1000N的吹响李，后排座椅质心处施加2000N的垂向力。
5分析数据处理
5.1在车身纵梁下部和门槛梁下部分布了一系列考核点，通过考核点的X坐标值和Z向变形量绘制弯曲刚度曲线。
5.2绘制白车身弯曲刚度变形曲线
5.3刚度计算
刚度计算公式k=F/δ（F为加载力，δ为位移）。
5.4刚度云图
6 BIW弯曲刚度分析评价标准
1）弯曲变形曲线要求
计算的弯曲变形曲线应连续变化，无突变。
2）各车型弯曲刚度要求
按照车型级别分类，同时参靠标杆车。
包括：A级车弯曲刚度不小于10000N/mm；B、C级车弯曲刚度不小于14000N/mm。
3）各门框及窗框对角线变形要求
各门框及窗框对角线变形量以参考车型为准。