大客车车身结构强度及刚度分析

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某全铝车身客车结构强度与抗扭刚度分析

0 前言
随着城市汽车保有量的增加，汽车尾气对城市环境的污染越来越严重，降低汽车尾气对城市环境的污染已刻不容缓[1]。
对电动客车而言，与传统的柴油车相比，目前仍存在一系列的问题，如续航里程不足等。而汽车轻量化不仅可以有效缓解污染问题，还可以很好地降低行驶过程中的能量消耗，充分利用电池的能量利用率。对于汽车轻量化，汽车车身的五大片所承受的载荷较小，采用全铝车身来替代汽车的钢车身是一种行而有效的方法。众所周知，铝的力学性能较钢的力学性能而言，其强度和刚度都略有偏弱。针对钢车的整车分析，目前已经有了大量的文章[2-5]，而对全铝车身结构的分析，目前相对偏少。因此本文以某全铝车身客车为例，分别从结构的强度和刚度两个方面进行了分析，以确保全铝车身结构的安全性与可靠性。
对于该工况，限制左后轮所有的平动自由度，限制左前轮横向及垂向的自由度，限制右后轮纵向及垂向的自由度，限制右前轮垂向自由度。将上述载荷施加到车体对应的节点上，得到的整车以及车身的应力分布如图 2、图 3 所示。
图 4 转向工况整车应力云图
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《铝加工》
2019 年第 4 期总第 249 期
技术工程
节点上，得到的整车以及车身的应力分布如图 8、图 9 所示。
图 5 转向工况全铝车身应力云图
从云图分布可以看出，在转向工况时，应力最大值出现在底架后车桥右侧的小立柱与纵梁的焊接部位，最大值为 112MPa；铝制车身部分最大应力为 79MPa，出现在右侧围后部立柱铆接孔附近的加强筋部位，小于材料的屈服强度，满足强度要求。 2.3 制动工况
表 2 有限元模型参数

车载测试中的车身结构强度与刚度测试技术

车载测试中的车身结构强度与刚度测试技术随着汽车工业的快速发展和技术的不断进步，车辆的安全性能及各种性能指标的测试已成为汽车制造商和消费者重视的焦点。

而车身结构强度与刚度是衡量汽车安全性能的重要指标之一。

本文将介绍车载测试中的车身结构强度与刚度测试技术，并探讨其在汽车设计与制造中的应用。

一、背景介绍车身结构强度与刚度是指汽车车身在受到外部载荷作用时的抗变形与抗破坏能力。

它们直接关系到车辆的安全性能和乘客的生命安全。

因此，对车身结构的强度与刚度进行准确的测试和评估是非常重要的。

二、测试方法1. 静态弯曲测试静态弯曲测试是一种常用的测试方法，通过在汽车车身上施加静载来评估车身的强度与刚度。

这种测试方法可以模拟车辆行驶过程中受到的不同载荷，如悬架系统的压力、载荷和冲击力。

通过测量汽车车身的形变和应力分布，可以评估车身的强度和刚度。

2. 动态碰撞测试动态碰撞测试是一种用来评估车身结构强度和刚度的重要测试方法。

在这种测试中，使用碰撞试验装置模拟不同方向和速度的碰撞情况，以评估车身在碰撞时的变形和损坏情况。

这种测试方法可以帮助设计师改进车辆的结构，提高碰撞时的安全性能。

3. 模态测试模态测试用于评估车身结构的固有振动特性，包括固有频率、固有振型和振动模态等信息。

通过模态测试可以了解车身结构的刚度及其在不同频率下的振动特性，以及确定设计中可能存在的问题。

这对于优化车身结构以提高刚度和减少振动有很重要的意义。

三、技术应用车身结构强度与刚度测试技术在汽车设计与制造中有着广泛的应用。

首先，它可以帮助汽车制造商评估和改进车辆结构，确保车辆在日常使用和不同情况下具备足够的强度和刚度。

其次，这些测试结果还可以为汽车工程师提供重要的数据，用于优化车身结构，提高车辆的性能和安全性。

此外，现代汽车制造业中还出现了车载测试设备的发展，这些设备可以模拟不同的驾驶条件和道路状况，以评估车辆在不同环境下的结构强度和刚度。

这为汽车设计和制造提供了更加准确和全面的数据支持。

客车车身结构及其设计

客车车身结构及其设计引言客车是一种用于运输大量乘客的交通工具，其车身结构的设计和构造对于乘客的安全性和乘坐舒适度至关重要。

本文将介绍客车车身结构的主要组成部分以及设计考虑因素，以帮助读者更好地了解客车的设计原理和相关技术。

车身结构的主要组成部分客车车身是由多个部分组成的，每个部分都有其特定的功能。

以下是客车车身结构的主要组成部分：车身骨架是客车车身的主要支撑结构，其目的是提供车身的刚性和稳定性。

通常采用钢材或铝合金等高强度材料制成，通过焊接和螺栓连接等方式组装。

车身壳体车身壳体是客车车身的外部覆盖部分，其主要功能是保护乘客和货物免受外部环境的侵害。

车身壳体通常由钢板或铝板等材料制成，并覆盖在车身骨架上。

车门和窗户车门和窗户是客车车身的出入口和通风窗口，其设计需要考虑开关方便、密封性好和安全性高等因素。

车门通常采用滑动门或旋转门，而窗户则通常采用拉伸式或推拉式设计。

车顶和地板是客车车身的顶部和底部部分，其设计需要考虑防水、保温、隔音和抗震等要求。

车顶通常采用弯曲或平坦的设计，而地板则采用防滑和吸音材料，并配有通风孔和排水系统。

车身设计考虑因素在客车车身的设计过程中，有几个关键因素需要考虑，以确保车身的性能和安全性。

结构强度和刚度客车车身必须具有足够的强度和刚度，以承受行驶过程中的各种静态和动态载荷。

这可通过合理选取材料和设计结构来实现，例如在关键部位添加加强筋或采用抗弯设计。

客舱空间和布局客车车身的设计应考虑乘客的舒适感和空间利用效率。

合理的客舱布局可以提供舒适的乘坐体验，并且最大程度地利用车身空间，例如通过座椅折叠和储物空间设计等。

安全性和碰撞防护客车车身的设计应考虑乘客和驾驶员的安全。

这包括提供较好的防撞能力和抗侧滑能力，以及采用合适的安全气囊和安全带等被动安全装置。

节能和环保客车车身的设计应尽量减少空气动力阻力和重量，以降低燃油消耗和减少尾气排放。

这可以通过优化车身外形和材料选择来实现，例如采用流线型外观和轻量化材料。

基于有限元的全承载式客车车身强度刚度分析

半承载式和全承载式。三种结构型式在承载方式、结构设计原理以及加工制造工艺上均有明显不同。全承
模工作量大。综合两种情况，本文以壳单元为主，辅以必要的梁单元和弹簧单元。全承载式客车有限元分析按以下步骤进行。１）掌握所研究对象的结构特点：车身骨架由六部
载式车身骨架与其他两种车身结构相比，其突出特点是没有相对独立的底盘车架，客车载荷主要靠由小截
面型材焊接而成的封闭骨架承受。所以全承载式客车
分组成：前、后围，左、右侧围，顶盖和底架。其多
数是由几种矩形钢管焊接而成，如３Ｘ５１、４００．０ＸＸ５５ ×１、５５ ×２等，顶盖有安装空调和内行李架０．００．５Ｘ０的埋块。侧围设计有连接座椅的带凹槽铝板。底架行李舱等处设计有增强作用的三角板。
ｓｒｎｔｎｒｉｎｌｔｎｓｆｔｅｍｏｏｏｕｕｓｂｄａｎｂｎｎｎｒｉｎｏｒｔｇｃｎｉｉｎｓｔｅｇｈａｄｔｓｏａｉｅｓｏｈｎｃｑｅｂｏｙｆｍｅｉｅｄｉｇａｄｔｓｏｐｅａｉｏｄｔｏｏｓｆｌｏｎ
２）利用ＣＥ析软件与三维建模软件的接口技Ａ分术，将客车车身骨架三维几何模型的ＩＥ格式导人ＧＳ
ＨＰＲＥＨＹＥＭＳ软件中。ＨＹＥＭＥＨＰＲＳ模块最显著的特点是具有强大的有限元网格前、后处理功能，以不同截
车身必须具有足够的强度，保证其使用寿命和足够的刚度，以保证其使用要求。

汽车车身强度与刚度分析与优化

汽车车身强度与刚度分析与优化汽车车身的强度和刚度是汽车设计中非常重要的参数。

强度和刚度的优化可以提高汽车的安全性、稳定性和舒适性。

本文将对汽车车身强度和刚度的分析与优化进行探讨。

汽车车身的强度是指车身在承受外部载荷时的抗变形和抗破坏能力。

强度分析主要包括静力学分析和动力学分析。

静力学分析是指在静止状态下，通过应力分析和变形分析来评估车身的强度。

动力学分析是指在运动状态下，通过模拟车辆行驶时的各种载荷和振动条件，来评估车身的强度。

强度分析的目标是确定车身的最大载荷和最大应力，以确保车身在正常使用条件下不会发生破坏。

汽车车身的刚度是指车身对外部载荷的响应能力。

刚度分析主要包括静态刚度分析和动态刚度分析。

静态刚度分析是指在静止状态下，通过应力和变形的关系来评估车身的刚度。

动态刚度分析是指在运动状态下，通过模拟车辆行驶时的各种载荷和振动条件，来评估车身的刚度。

刚度分析的目标是确定车身的刚度系数，以确保车身在行驶过程中的稳定性和舒适性。

为了优化汽车车身的强度和刚度，可以采取以下几种方法。

首先，可以通过材料的选择来提高车身的强度和刚度。

高强度钢材、铝合金和复合材料等新材料具有较高的强度和刚度，可以用于车身的关键部位，提高整体的强度和刚度。

其次，可以通过优化车身结构来提高强度和刚度。

例如，增加加强筋和支撑结构，提高车身的整体刚度。

此外，还可以通过优化焊接和连接工艺，减少焊接接头的应力集中，提高车身的强度和刚度。

最后，可以通过模拟和仿真分析来优化车身的强度和刚度。

利用计算机辅助设计软件，可以对车身进行各种载荷和振动条件的仿真分析，以评估车身的强度和刚度，并进行优化设计。

总之，汽车车身的强度和刚度是汽车设计中非常重要的参数。

通过强度和刚度的分析与优化，可以提高汽车的安全性、稳定性和舒适性。

材料的选择、结构的优化和仿真分析等方法可以用于优化车身的强度和刚度。

随着科技的不断进步，汽车车身的强度和刚度将不断提高，为用户提供更加安全和舒适的驾驶体验。

汽车车身结构的强度与刚度优化

汽车车身结构的强度与刚度优化汽车的车身结构对于汽车的强度和刚度有着至关重要的作用。

强度和刚度是指汽车车身在受力情况下抵抗外界力量的能力和保持形状稳定度的能力。

为了提高汽车的安全性和乘坐舒适度，汽车制造商在设计和制造过程中注重对车身结构的强度和刚度进行优化。

本文将就汽车车身结构的强度与刚度优化进行探讨。

一、汽车车身的强度优化汽车车身作为汽车的主要承载部件之一，其强度优化是保证汽车在受到碰撞等外部力量时保持结构完整的关键因素。

强度优化主要涉及以下几个方面：1. 材料选择与设计：汽车车身主要采用高强度钢材料，例如高强度钢板和高强度铝合金等，以提高车身的抗拉强度和抗压强度。

同时，结构设计上考虑到不同部位的应力分布情况，合理选择截面形状和连接方式，以增加车身整体的强度。

2. 刚性车身框架：刚性车身框架是汽车车身结构的基础，通过合理设计框架的形状和加强梁的设置，可以提高车身的整体刚度和强度。

此外，采用焊接、胶接等粘接技术可以增加零件之间的接触面积和接触强度，提高整体结构的刚性。

3. 正确的加强部位：在车身结构中，对于承受较大载荷的部位，如前后防撞梁、侧门梁等，在设计中应给予特别加强，以增加这些部位的强度和刚度，保护乘客在碰撞时能够得到更好的保护。

二、汽车车身的刚度优化刚度优化是指汽车车身在受到力量作用时保持形状稳定度的能力。

刚度优化能够提高汽车的操控性能和乘坐舒适度，有利于车辆稳定行驶。

以下是刚度优化的主要方面：1. 车身阻尼控制：通过在车身结构中增加阻尼材料或减振器等装置，可以有效减少车身在行驶过程中的振动和共振现象，提高车身的刚度。

这样可以有效降低噪音和震动，提高乘坐舒适度。

2. 车身加强件设置：在车身结构中适当设置加强件，如抗扭转梁、加强筋等，可以增加车身整体的刚度。

这样有利于提高车辆的操控性能，并降低车身变形的可能性。

3. 材料选择与设计：合理选择材料和结构设计，以提高车身的刚度。

比如，在车身设计中采用单体式设计，将车身各部分有机地组合在一起，可以增加车身的整体刚度。

客车车身结构强度及刚度分析

骨架和底架的中段用三维梁单元模拟，底架的前对
（整体坐标系的建立。１）以通过前轴中心线的垂直平面与客车纵向对称面的交线与车架上平面的交点为坐标原点；以客车前进的反方向为Ｘ轴的正方向；以从原点垂直向上的直线为ｚ轴的正方向；由右手定则确定Ｙ轴。（根据以上模型简化原则，２）首先建立了整车骨架几何关系模型，使车身从前到后形成完整的力学框架。目前国内大客车车身骨架多为矩形或异形钢管焊接而成的空间刚架结构，其空间关系极其复杂，且断面形式多样，因此，空间梁单元是首选计算模型单元。若考虑到底架结构的复杂性，可采用更精确的板单元建模计算。型节点总数约为４３０单元总模２０（
２１模型的建立．
建立车身骨架的有限元模型时，既要如实地反映客车车身实际结构的重要力学特性，又要尽量采用较少的单元和简单的单元形态，以保证较高的计算精度及缩小解题规模。该型客车为三段式底架车身结构，其空间结构复杂，在建立力学模型时，需要对其作适当的简化处理。（）１将车身骨架简化为空间框架结构。对车身
ｄｓｇｆｈｕｏｙｓｒｃｕｅｅｉｎｏｅｂｓｂｄｔｔｒ．ｔｕ
Ｋｅｏｄ：ｕ；ｂｓｂｄ；ｎｔｌｍｅｔｍｅｈｄｙＷｒｓｂｓｕｏｙｆｉｅｅｎｔｏｉｅ
车身是客车的承载主体，是关键总成，因此，车
ＬＮＲｕ— ａＩｉｌｎ．ＣＮＹｕｌＨＥ —ｉｅ
（ｆｉｎｖｒｔｏｅｈｏｏｙＨｆｉ２００，ｈｎ）Ｈｅｉｓｙｆｃｎｌ，ｅ３０９ＣｉａｅＵｅｉＴｇｅ

汽车车身节点刚度和强度数值分析

由于该重型双孔柔性工序工件的要求将他们方便快捷地组合成所需组合冲孔单元需要和普通重型柔性组合冲孔单要的冲模在同一次冲程内完成板材或者型材元在一套组合冲定位板上同时使用在设计的的冲孔落料切角切槽切断和浅拉深等工过程中闭合高度应该与普通柔性组合冲孔单元序
模具技术２０１３．Ｎｏ．４
０
引言
车身结构分析已贯穿到车身结构设计的全
达到这些要求，需将优化设计思想和技术应用贯穿于整个车身设计的全过程Ｌ３。］。在原有的车身结构的基础上，研究使用全
过程，在车身结构设计初期的概念设计阶段就被用于指导设计，不再仅仅是后期校验的工具，从而大大缩短了车身的研制周期［】］。近年来，我国的汽车工业正处于蓬勃发展的重要时期［２］。轻量化的要求和对舒适性及安全性要求
文章编号：１００１ — ４９３４（２０１３）０４ — ０００１ — ０６
汽车车身节点刚度和强度数值分析
辛沛森，陆彬，韩先洪
（上海交通大学塑性成形技术与装备研究院，上海２０００３０）摘要：为了研究使用全铝结构代替原来的钢结构车身的可行性，提出用于节点刚度
ｊｏｉｎｔｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓｎｏｔｄｉｓｔｉｎｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｄｙｊｏｉｎｔ；ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ

客车车身结构设计与强度分析18

客车车身结构设计与强度分析摘要：随着科学技术与汽车行业的迅猛发展，对客车车身结构设计与强度要求越来越高。

车身是客车系统中至关重要的部分，也是客车的主要承载主体，在一定程度直接影响着客车的使用性能与安全。

因此，只有保证客车的强度，优化车身结构设计，才可以延长客车的使用寿命。

基于此，本文从多个角度与层面就客车车身结构设计与强度进行深入探析。

关键词：客车车身；结构设计；强度分析引言：随着社会经济的快速发展，人们对汽车的需求日益增加，为了满足让人们多样化的需求，汽车行业不断开放新品种与服务。

当前，安全、节能、环保成为了汽车工作业可持续发展的主要方向，这也对客车身结构设计与强度控制方法面临着严峻挑战。

本文在保证车身结构强度基础之上，对新能源客车车身进行优化设计，希望给相关认识提供借鉴与帮助。

1.车身的有限元计算模型现阶段，各大汽车企业对汽车也越来越重视汽车车身强度结构的设计，在保证汽车质量与性能基础之上，对车身强度效果进行设计与研究。

在汽车装配过程中，经常发生强度问题引发汽车质量，也就是说有时候客车车身结构与客车质量是相互冲突的，所以，当前对于汽车企业来说，任何保证汽车质量又达到人们满意的承受力，对客车车身强度和刚度进行合理设计是当前需要解决的重要问题【1】。

所以需要对客车制造生产过程中发生的内外结构质量问题进行深入分析，并借助生产部门的MES系统对内外结构数据进行收集与整理，还要收集装配现场的问题分布情况，并且建立车身骨架的有限元模型，要建立减少单元和结构之间的重力，还必须考量反应客车车身实际结构的重力学特点，并且收集客车结构强度与刚度的比重信息，在完成相应数据收集之后，采用折线图或者条形图的方式具体分析数据，通过对客车车身客结构数据进行全方面分析与整理处理，找出发生问题的原因，并形成相应的书面材料，为后期的调查以及其他工作提供数据支持。

图1 有限元模型二、客车载荷的处理分析车身是客车最重要的组成部分，其主要作用是承受着客车以及客车内所有的重力，目前，我国对客车车身结构设计与载荷承受力的理论研究与实践应用研究还处于发展的初级阶段，相关技术手段与系统运行还不够成熟。

客车的强度与刚度分析文献综述

某客车车身结构强度与刚度分析文献综述一课题意义车架将发动机、底盘和车身等各个主要组成部分连成一个整体, 是汽车的关键承载部件, 它承受的载荷包括汽车自身的质量和行驶时所受到的冲击、扭曲、惯性力等. 车架设计和校核以前多采用简化力学模型, 且主要考虑静力分析, 由于车架的结构和受力的复杂性, 合理的设计目标很难实现. 随着计算机的快速发展, 国内汽车行业将有限元技术应用于车架强度计算, 但汽车的行驶工况非常复杂, 不可能完全模拟实际行驶过程中的所有工况. 因此, 本文着重分析客车车架在匀速、扭转、紧急制动、急速转弯等几种典型工况下的承受载荷情况和变形情况, 所得结果可直接用于汽车设计的改进和性能评价.结合全承载客车的开发,应用有限元分析工具建立该车车身结构的CAE模型, 并对该车进行静态工况计算及模态分析。

指出该车在设计中可能存在的问题,针对该问题提出改进方案,通过分析比较,说明改进方案的有效性和合理性。

客车车身结构型式按承载方式可分为非承载式、半承载式和全承载式。

三种结构型式在承载方式、结构设计原理以及加工制造工艺上均有明显不同。

全承载式车身骨架与其他两种车身结构相比，其突出特点是没有相对独立的底盘车架，客车载荷主要靠由小截面型材焊接而成的封闭骨架承受。

所以全承载式客车车身必须具有足够的强度，保证其使用寿命和足够的刚度，以保证其使用要求。

二课题的发展情况1匀速直线行驶工况匀速直线行驶工况的计算主要是对客车满载状态下( 也称满载纯弯曲工况) 四轮着地时的结构抗弯强度进行校核, 可以了解客车在良好路面下匀速直线行驶时的应力分布和变形情况. 用车身骨架质量和载荷乘以动载系数( 本文动载系数取25) , 方向竖直向下, 以模拟客车在此工况产生的对称垂直动载荷. 在分析时, 为了防止车身刚体位移淹没车身的弹性位移, 所选择的工况在弯曲工况的基础上忽略钢板弹簧、轮胎的刚度和前、后桥的重量[1].有限元分析模型的4个支承点分别取在对应车轮的轴心, 工况分析可以只约束4个支承点处在整体坐标系中的Z方向的平动自由度. 如图1为匀速直线行驶工况下车架的结构强度和刚度分析图.2扭转工况扭转工况的计算主要考虑一轮悬空时施加在车架上的扭矩的作用. 根据客车实际行驶情况, 一般考虑左、右前轮分别悬空.扭转工况下载荷的处理方式与车身静弯曲工况相同. 模拟某轮悬空的方法是: 释放悬空轮的全部自由度约束, 约束其它3个支承点的相应平动自由度[2]. 图2~ 7 ( 见82页) 为左扭转工况下车架的结构强度和刚度分析图. 图8~13 ( 见82、83页) 为右扭转工况下车架的结构强度和刚度分析图. 表1为扭转工况下车身各部分最大应力统计表.表1扭转工况下车身各部分最大应力统计表名称最大应力值(MPa)左前轮悬空右前轮悬空右侧围 131 60左侧围 124 58顶盖 123 55车架 79 35前围 70 30后围 56 333紧急制动工况紧急制动工况的计算主要考虑: 当客车以最大制动加速度07g制动时, 地面制动力对车身的影响.载荷处理与静态弯曲工况基本相同. 约束的处理方法是: 约束4个支承点处的全部Z方向的平动自由度,约束前后轮支承点的X方向的平动自由度.4急速转弯工况急速转弯工况的计算主要考虑: 当客车以最大转向加速度04g转弯时, 惯性力对车身的影响. 载荷处理的方法同紧急制动工况类似, 只是将纵向的制动力影响改为横向的惯性力影响, 制动加速度07g改为向心加速度04g, 用于模拟转向惯性力对车身的影响[3].约束的处理: 约束各支承点处的Z方向的平动自由度, 放松所有的转动自由度.如图18、图19为左急速转弯工况下车架的结构强度和刚度分析图. 图20、图21为右急转弯工况下车架的结构强度和刚度分析图. 表2为4种典型工况下车身各部分最大应力统计表.结果表明, 该车身骨架的强度有足够表2四种典型工况下车身各部分最大应力统计表名称最大应力值(MPa)静弯曲工况扭转工况紧急制动工况急速转弯工况的余量. 需要强调的是, 在扭转工况下, 车身各部分的最大应力都出现在左前轮悬空的工况下, 原因主要是该车型结构上的不对称造成的. 急速转弯工况的最大应力是综合考虑了两种不同情况而得出的结果. 实际上, 本模型由于略去了蒙皮和非承载构件的影响, 因此所计算的车身强度和刚度比实际偏低. 从节省材料的角度来说, 应当可以对其结构进行优化. 在该车型的前后轴距基本不变、车门位置不变的情况下, 可以合理安排载荷的分布位置, 根据计算所得到的结果, 适当调整车身骨架各梁的截面形状和尺寸, 改变梁截面的惯性矩, 尽可能满足各处等强度和等扭转刚度要求, 以达到充分利用材料、降低整车重量目的.右侧围 15 131 26 32左侧围 15 124 28 34顶盖 8 123 25 2 239车架 13 79 43 21 3前围 7 6 70 22 4 229后围 309 56 47 31 21车身结构有限元模型的建立在建立车身结构有限元模型时, 为避免问题过于复杂, 在尽可能如实反映车身结构主要力学特征的前提下, 根据车身的结构和承载特点对模型进行适当的简化。

汽车车身结构强度和刚度分析与设计

第3章汽车车身结构分析与设计
3.2 车身结构强度与刚度分析
2）将数字模型导入有限元分析软件利用CATIA、Pro/E等软件与有限元分析软件ANSYS之间的数据传输，
实现CAD与CAE软件的无缝连接，在不影响计算结果的前提下，对已经建立的车身数字模型可在CAD软件中做适当简化处理，主要为以后网格划分提供方便，减少计算机计算时间。
3.2 车身结构强度与刚度分析
汽车疲劳寿命预测仿真流程图
第3章汽车车身结构分析与设计
3.2 车身结构强度与刚度分析
4. 车身刚度分析
（1）车身刚度定义车身刚度是车身结构抵抗变形的能力，即产生单位变形时所需的力。现代汽车车身结构一般由薄钢板，通过焊接、铆接、粘接等工艺连接而成。
其刚度不仅与材料本身的性质（密度、弹性模量等）、构件截面形状（开口/ 闭口截面）、截面的弯曲惯性矩、扭转惯性矩有关，还与连接方式（焊接、铆接和粘接）、接头设计和板料厚度有关。
图为帕萨特B8车身结构，采用新材料实现了车身轻量化。
第3章汽车车身结构分析与设计
3.2 车身结构强度与刚度分析
实际上，白车身强度的判别标准，需要根据各工况下应力值大小、各工况发生的概率、零部件的材料性能、零部件的表面质量以及相似车型、相似部位的试验结果等因素进行综合判断。 3. 车身疲劳强度分析
➢ 概念设计阶段可以先采用静态分析，静载荷乘以适当的动载荷系数和安全系数得到动态的等效载荷，进行结构的等效动态设计；详细设计阶段则需要对结构大变形或振动响应进行直接的动态分析。
➢ 在车身结构强度与刚度设计时，通常以几种典型的工况为例进行分析，如弯曲工况、扭转工况、紧急转弯工况、紧急制动工况等。
3.2 车身结构强度与刚度分析

客车车身结构件对整车刚度的影响

标是指该结构件对车身刚度影响的绝对数值大小：相对评价指标足指对于同一单位质量的结构件对车
身刚度影响的大小，刚度对该结构件变化反应的即
灵敏程度。
车身各部分结构件对弯曲刚度影响的绝对评价
指标定义为底架纵梁的中部和后悬两处最大挠度的
维普资讯
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２Ｉ年（Ｏ２Ｊ第卷）第２期
表１客车车身分析所选结构件质量比重
部什总部件总质苗变化部件质量娈部件名称质量／顶盖蒙应叶问纵粱Ｊ顶盖部分侧边纵梁
Ｔｈｒｆｒｔｉｉｏｒｎｏｍｅｔｔｅｒｑｉｅｎｓｏｈｔｆｎｓｎｉｉａｕｏｙｓｒｃｕｅｄｉｎ．ｅｅｏｅｉｓｍｐｔｔｔｅｈｅｕｒｍｅｔｆｔｅｓｉｅｓｉｎｔｌｂａｉｓｂｄｔｕｔｒｅｇｓＩｈｓｐｐｒｔｅｅｅｔｆｖｒｕｔｕｔａａｔｏｈｓｉｎｓｆｂｂｄａｅｔｄｅｓｓｅａｎｔｉａｅ，ｈｆｃｓｏａｉｓｓｒｃｕｌｐｒｓｎｔｏｒｅｔｆｅｏｕｓｓｏｙｒｓｕｉｄｙｔｍ ‘ ｔａｌｏｃｉｖｎｕｃｓｆｌｄｓｇ．ｉｌｆｒａｈｅｉｇｓｃｅｓｕｅｉｃｙｎＫｅｗｏｄ：Ｂｓｂｄｙｒｓｕ—ｏｙＳｒｃｕｅａａｙｉｔｕｔｒｎｌｓｓＳｉｆｅｓｔｆｎｓ

客车车身骨架结构类型

客车车身骨架结构类型整体式骨架结构整体式骨架结构以整体车身为承力构件，车身外板直接与骨架连接，共同承担载荷。

这种结构形式的优点在于强度高、刚性好、质量轻，但不利于局部维修。

单层骨架结构：车身骨架由单层钢板冲压件组成，外板与骨架直接焊接。

这种结构简单、重量轻，但强度不如其他类型骨架结构。

双层骨架结构：在单层骨架结构的基础上，增加一层外骨架，外骨架与车身外板连接，提高了车身骨架的强度和刚性。

非整体式骨架结构非整体式骨架结构将车身骨架和车身外板分开，车身骨架承担主要载荷，车身外板主要起围护作用。

这种结构形式优点在于局部维修方便、成本低，但强度和刚性不如整体式骨架结构。

板框式车身结构：车身骨架由板件和型材组成，外板通过焊接或铆接的方式与骨架连接。

这种结构强度适中、刚性较好，局部维修方便。

桁架式车身结构：车身骨架由桁架结构组成，桁架之间通过拉杆连接，外板通过焊接或铆接的方式与桁架连接。

这种结构强度高、刚性好，但重量较大、成本较高。

其他类型的骨架结构除了整体式和非整体式骨架结构外，还有其他类型的客车骨架结构，包括：笼式车身结构：车身骨架由多层框架组成，框架之间通过交叉支撑连接，外板通过焊接或铆接的方式与框架连接。

这种结构强度高、刚性好，但重量较大、成本较高。

空间桁架车身结构：车身骨架由空间桁架结构组成，桁架之间的连接点形成节点，外板通过焊接或铆接的方式与节点连接。

这种结构强度高、刚性好，重量轻、成本较低。

复合材料骨架结构：车身骨架采用复合材料制成，复合材料具有高强度、高刚度、轻质等优点，但成本较高、工艺复杂。

骨架结构材料客车骨架结构常用的材料有钢、铝合金、复合材料等。

钢：强度高、刚性好、成本低，但密度大、重量较大。

铝合金：强度高、比强度高、耐腐蚀，但成本较高、工艺复杂。

复合材料：强度高、比强度高、轻质，但成本较高、工艺复杂。

骨架结构设计客车骨架结构的设计需要考虑以下因素：载荷：包括各种工况下的载荷，如乘客载荷、行李载荷、风载荷、惯性载荷等。

客车车身骨架结构刚度特性分析

收稿日期：０６０－２２０－８０
固定。轴间加一极限扭矩（轴负荷的一半乘以轮前前
距）相当于客车单轮悬空的极限受力情况，拟客。模车在崎岖不平的道路上低速行驶时产生的斜对称垂直载荷。
２２动态刚度特性研究．
些简化【为了能比较精确地反应车身骨架的实际１］。
受力情况．选用三维线性有限应变梁单元Ｂａ８ｅｍ１８
建立其有限元模型．该单元支持简单的截面定义方
式。利于减少建模过程的工作量：于车载设备，有对
身骨架的受力情况也比较复杂．特别是在高低不平、岖起伏的道路上行驶时。身骨架反复受到崎车
扭转。生成为车架强度、产刚度主要问题的反复约束扭转应力。车身结构刚度是指车身结构反映出的
维普资讯
客车骨结刚特分潘车身架构度性析／震．琴石
设计－突礤
霉牵牵，骨鬃绪
潘震．石琴
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（肥工业大学机械与汽车工程学院，肥２０６）合合３０９
摘要：论了客车车身骨架有限元模型的建立及其实验验证，此基础上对车身骨架结构进行了水平弯曲、限扭讨在极转工况的模拟计算，到结构的应力、变、矩和弯矩分布情况。进行了模态分析，得车身骨架的模态参数之后，得应扭获

XML6121客车整车强度、刚度及模态有限元分析

（）１将车身简化为空间梁框架结构（即采用梁单元建模）忽略车身蒙皮及玻璃对车身总体，
力学特性（度、强刚度等）分析基础上的科学依据¨ 。在新车型的开发设计中，。如何判断车身结
构设计的合理性及车身结构静、动态性能的优劣，并对车身结构设计进行优化，是一项十分重要的工作］。本文应用有限元分析软件对厦门金龙
作者简介：姚成（９７一）男（）１７，汉，安徽安庆人，工程师
３８
福建工程学院学报
司得
下＝ＫＭ
第６卷
响较小的非承载件，：如车顶及车身侧围的一些承
载较小的连接杆和支撑件。本文并没有采用全壳单元建立整车身模型，主要是考虑工程实际中所需计算周期以及工作量的问题，工程实际中，往往需Байду номын сангаас 控制新车开发周
ｍｏｅｆｈｏｙｏｕｄｌｏｅｂｄｆｓＸＭＬ１１ｔｔｎｄｌｎｌｓｓｏｏｙｗｅｅｐｒｒｄｔｂ６２．Ｓａｉａｄｍｏａａａｙｅｆｈｅｂｄｒｅｆｍｅ．ＴｅＰ — ｃｔｏｈＯ
ｔｎｉｌｒｂｅａｇｔＣＵ＂ｎｔｅｄｓｇｉｇｗｅｅｐｏｏｅ．ＴｅｒｓｌｈｗｔａｅｉｒｖｄｅｔｏｌｍｓｔｔａｐｈｍｉｈＣＩｉｅｉｎｎｒｒｐｓｄｈｅｕｔｓｏｔｈＯｈｓｈｔｍｐｏｅｐｏｒｍｓｅｆｃｉｅａｄｒａｏａｌ．ｒｇａｉｆｔｎｅｓｎｂｅｅｖＫｅｗｏｄ：ｂｓｅｍｌｍｅｔｈｌｕｉ；ｆｉｌｍｅｔａａｙｉｙｒｓｕ；ｂａｅｅｎ；ｓｅｌｎｔｉｔｅｅｎｌｓｎｅｎｓ

大客车车身结构强度及刚度分析

大客车车身结构强度及刚度分析何志刚(江苏理工大学汽车学院,江苏镇江 212013)摘要:用有限元法对某半承载式大客车车身刚度、强度进行了分析,用电测量技术对有限元模型进行了验证。

分析了车身骨架结构中杆件的布置位置及截面形状对整车性能的影响。

结果表明:在车身承受弯曲载荷时,其骨架结构的应力和变形均较小,而在弯扭组合工况下,骨架结构中的应力和变形均有大幅度的增加,最大变形量出现在开口较大的门窗附近。

通过与实验结果的对比分析,证明计算模型正确,计算结果可信,为对大客车车身的改进设计提供了一定的理论依据。

关键词:大客车;车身;有限元法;电测量中图分类号:U463 83 文献标识码:A 文章编号:1007 4414(2001)04 0004 031 客车车身的有限元计算模型[1]1 1 有限元建模的简化应用ANSYS 程序及车身结构模型化方面成功的经验,选取某半承载框架式结构的大客车为研究对象,该车整个骨架由矩形钢管以及钢板冲压件通过焊接而成。

建立模型时取各构件之间的连接点、集中载荷的作用点作为有限元计算模型的节点,并作了如下简化:略去功能件和非承载构件,以直梁单元分段模拟原曲梁。

对于两个靠得很近但并不重合的交叉连接点简化为一个节点处理。

!对截面的形状作适当的简化。

对于结构上的孔、台肩、凹槽、翻边在截面形状特性等效的基础上尽量简化,对截面特性影响不大的特征予以忽略。

∀车架是由一系列薄壁件组成的结构。

为符合实际情况,故用板壳单元来离散车架结构[2]。

对于边界条件的处理如下:钢板弹簧除了作弹性元件外,还起导向作用,因此其在各个方向上均有刚度,且其在其它方向上的刚度要比垂直方向上的刚度大得多。

故用刚性梁#柔性梁结构模拟钢板弹簧。

在约束处理中忽略轮胎的变形。

弯曲工况下,四车轮Z 向平动自由度被约束,左前轮另外自由度全部被约束,右前轮X 向平动自由度和右后轮Y 向平动自由度被约束。

左轮悬空弯扭工况下,左前轮6个自由度全部被约束,右前轮X 、Z 向平动自由度和右后轮Y 、Z 向平动自由度被约束。

客车车身变形和车身刚度分析

图5(a)所示的8个小圆面为实现结构件刚性连接的共用面，其网格分别与两结构件的网格形成连接；图5(b)所示的缝焊连接的模拟是，将两结构件相连的部分粘接 (glue)在一起。
弯曲和弯扭联合工况的刚度计算
• 弯曲工况下7）。 • 弯扭工况下，左前轮悬空，变形最大部位产生在底架左前端，其值为5.778mm（图8）。
满载的模态分析
• 为用于谱分析，考虑汽车满载行驶时的运行工况为用于谱分析，将乘员、座椅、，将乘员、座椅、行礼和发动机等附加质量按质量元mass21 分布；车身的前十阶模态计算举例分布；量元如图9 所示。如图所示。
图9 满载情况的车身约束模态振型举例
图10 后行李箱的变形对比
弯曲工况下的最大变形
量在车身尾部和车顶空调家在横梁节点处。在横梁节点处。扭转工况下，根据各节方向的位移，点z方向的位移，可以计算出方向的位移轴间车身相对扭转角、轴间车身相对扭转角、底架纵梁轴间相对扭转角和全车相对扭转角，相对扭转角，并据此得出车身扭转刚度。身扭转刚度。
。
另外，还可根据计算结果检查门框、侧围窗框、另外，还可根据计算结果检查门框、侧围窗框、前后围窗框对角线方向的变形量。围窗框对角线方向的变形量。
9.4.2
客车车身变形和车身刚度分析
与轿车类似，与轿车类似，客车车身变形一般也是指弯曲变扭转变形和门窗的开口变形。形、扭转变形和门窗的开口变形。 • 通过分析计算可以了解弯曲与扭转等工况下车身各处的位移量，据此评价车身刚度的特性。身各处的位移量，据此评价车身刚度的特性。 • 弯曲刚度可以采用车身在竖向载荷作用下产生的扰度值开定义，的扰度值开定义，或者用单位轴距下最大扰度值来评价。来评价。 • 扭转刚度可以采用车身所产生的扭转角来定义或者用单位轴距间相对扭转角来评价。，或者用单位轴距间相对扭转角来评价。 •

汽车车身结构的强度与刚度分析

汽车车身结构的强度与刚度分析汽车的车身结构是保证安全和性能的基础之一。

车身的强度和刚度对汽车在碰撞、行驶和悬挂系统上承受的力量和压力至关重要。

本文将分析汽车车身结构的强度和刚度，并探讨对车辆性能和安全的影响。

一、强度分析汽车车身的强度是指其在受到外部力量作用下不发生破坏的能力。

强度分析需要考虑车身所承受的各种载荷，如碰撞、颠簸、悬挂系统的负载等。

其中，碰撞是最重要的考虑因素之一。

1. 碰撞强度分析碰撞是指车辆在发生事故时所受到的撞击力。

车身的碰撞强度取决于车身所采用的材料、结构设计和制造工艺等。

高强度钢材料的运用可以提高车身的碰撞强度，并减少碰撞事故对乘车人员的伤害。

2. 抗压强度分析抗压强度是指车身在受到压力作用下不发生破坏的能力。

汽车行驶中会受到来自地面的压力，而高强度材料和合理的结构设计可以提高车身的抗压强度，确保车辆在不同路面条件下的稳定性和安全性。

二、刚度分析汽车车身的刚度是指其抵抗形变的能力。

刚度分析需要考虑车身在行驶过程中受到的扭转、弯曲和弯矩等力的影响。

1. 扭转刚度分析扭转刚度是指车身在受到扭转力作用下不发生过大形变的能力。

合适的车身刚度可以提高汽车的操控性能和行驶稳定性。

2. 弯曲刚度分析弯曲刚度是指车身在受到弯曲力作用下不发生过大形变的能力。

合理的材料选择和结构设计可以提高车身的弯曲刚度，从而提升汽车的稳定性和乘坐舒适性。

3. 弯矩刚度分析弯矩刚度是指车身在受到弯矩力作用下不发生过大形变的能力。

弯矩力通常来自于车辆行驶过程中的颠簸和不平路面，因此，合适的刚度设计可以提高车身的抗颠簸性能和悬挂系统的工作效果。

三、强度与刚度的影响汽车车身的强度和刚度不仅影响车辆的性能，还直接关系到乘员的安全。

1. 性能影响强度和刚度的增加可以提高汽车的操控性能、加速性能和制动性能。

车身的扭转刚度和弯曲刚度决定了车辆在转弯和行驶过程中的稳定性和响应灵敏度。

2. 安全影响强度和刚度的提高可以增加车辆在碰撞事故中乘员的保护能力。

客车车身系统设计规范

客车车身系统设计规范一、概述在汽车设计中，车身系统是一个非常重要的组成部分。

它不仅起到了保护车内乘客和货物的作用，还要满足驾驶员对操控性能和车内空间的要求。

因此，设计一个合理的客车车身系统对于汽车的安全性、稳定性和舒适性来说是至关重要的。

本文将从车身结构、材料选择、疲劳性能及安全性等方面，对客车车身系统的设计规范进行详细的介绍。

二、车身结构设计规范1.综合设计：车身结构设计应考虑车辆的外形美观、空气动力学性能、阻力系数和稳定性。

同时，也要考虑到制造、安装和维修的便利性。

2.强度设计：车身结构应保证在正常使用情况下不发生变形、变黄、裂纹等破坏，具有足够的刚性和强度。

3.刚度设计：车身结构应具有足够的抗扭刚度、抗弯刚度和抗侧倾刚度，以提高车身的稳定性和操控性能。

4.安全设计：车身结构应具备良好的抗碰撞性能，包括正面碰撞、侧面碰撞和后部碰撞。

同时，也要考虑乘员乘车和行李物品固定的安全性。

三、材料选择规范1.轻量化材料：应尽量选择轻质高强度材料，以减轻车身自重，提高整车燃油经济性和动力性能。

2.耐蚀材料：车身结构设计应选用具有良好耐腐蚀性能的材料，以延长车身的使用寿命。

3.合理搭配：在车身结构设计中，应根据不同部位和要求，选择合适的材料，以满足不同部位的强度、刚度、耐磨性、防撞性等要求。

四、疲劳性能规范1.考虑疲劳寿命：车身结构设计应考虑到车身在长期使用中的疲劳寿命，选择具有良好疲劳性能的材料和合理的结构形式。

2.疲劳试验：车身结构设计完成后，应进行疲劳试验，验证其疲劳寿命和强度，以确保车身的可靠性和安全性。

3.疲劳优化：根据疲劳试验结果，对车身结构进行优化设计，以提高其疲劳寿命和安全性。

五、安全性规范1.碰撞安全性：车身结构设计应满足相关的碰撞安全性规定，确保车辆在碰撞事故中具有良好的保护性能，并减少乘员受伤的可能性。

2.人身保护：车身内部应设置防护装置，以减少乘员碰撞时的直接伤害，如安全气囊、安全带等。

汽车车身结构强度及刚度测试与分析

汽车车身结构强度及刚度测试与分析Introduction汽车是现代社会中不可或缺的交通工具。

而汽车的车身结构强度及刚度测试与分析是确保汽车行驶安全和稳定的重要措施。

本文将从车身结构强度和刚度的概念入手，介绍测试方法和分析结果。

Chapter 1：车身结构强度车身结构强度是指汽车车身在受到各种外力的作用下，不发生不可逆转的破坏的能力。

主要有以下两种测试方法：1.1 静态载荷测试静态载荷测试是指在静止状态下给汽车车身施加所需的载荷，来测试车身在承受一定载荷时的强度。

该测试方法需要制定一个合理的测试方案，施加一定量的静载荷，在保证安全的前提下记录相应的数据并进行分析。

1.2 动态载荷测试动态载荷测试是指给汽车车身施加一定的动态载荷，如颠簸、振动等。

在测试过程中，需要观察和记录车身的变形情况，通过分析数据得出车身的强度和稳定性。

同时，还可以通过这种测试方法检测汽车车身的耐久性。

Chapter 2：车身刚度车身刚度是指汽车车身在承受外部载荷时，不会出现过度变形，反而会发生略微的弹性变形或位移。

车身刚度测试也有以下两种测试方法：2.1 静态刚度测试静态刚度测试是指在静止状态下给汽车车身施加一定的力，观察车身的变形情况。

通过测试数据的分析，可以得出车身刚度的数据。

该测试方法广泛应用于汽车行业，并成为了测量标准。

2.2 动态刚度测试动态刚度测试是指在汽车行驶时，观测车身变形的情况。

测试人员通过动态载荷或模拟道路振动进行测试，然后记录分析数据，最终得出车身刚度数据。

这种测试方法常用于高速公路，测试车辆的悬挂系统刚度和实际的车身刚度数据。

Chapter 3：测试结果分析在进行完车身结构强度和刚度测试后，需要对数据进行分析。

分析结果可分为以下几个方面：3.1 分析强度和刚度的数据根据测试数据综合分析车身的强度和刚度，判断是否满足车辆的安全标准。

如果测试结果不符合标准要求，就需要根据分析结果及时进行整改。

3.2 分析相关因素的影响影响车身结构强度和刚度的因素很多。