轿车白车身模态和静刚度的试验和CAE

轿车白车身模态和静刚度的试验和ＣＡＥ
东南（福建）汽车工业有限公司研发中心蔡坚勇宋名洋
［摘要］本文介绍利用ＡＩｔａｉｒ／ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件创建某紧凑型轿车白车身有限元模型，运用ＭＳＣ／Ｎａｓｔｒａｎ软件求解白车身结构的固有模态、静态弯曲刚度和扭转刚度。

介绍相关试验方法，并把试验值和ＣＡＥ分析值进行比较。

验证了ＣＡＥ分析模型的有效性，认为该车型车身具有较好的动态特性和静态扭转刚度。

［关键词］白车身；模态；弯曲刚度；扭转刚度
当前，ＣＡＥ（计算机辅助工程分析）技术已经成熟，在国外大型汽车企业中得到了广泛应用，在我国一些大型汽车企业为了提升自主研发能力。

已将ＣＡＥ技术应用到新车型研发中，且获得了良好的效果。

本文分别利用试验方法和ＣＡＥ分析方法求解某紧凑型轿车白车身的模态、静态刚度值，并把试验值和ＣＡＥ分析值进行比较，验证了ＣＡＥ分析值的可靠性。

１白车身ＣＡＥ模型创建
该车轴距２５ｌＯｍｍ．前轮距ｌ４７２ｍｍ。

后轮距１４６５ｍｍ。

采用Ａｌｔａｉｒ／ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件创建白车身ＣＡＥ模型，钣金件用壳单元模拟，共有４４４０３１个，其中三三角形壳单元１４１２４个．占３．２％，单元尺寸５～１５ｍｍ，粘胶和焊点采用实体单元模拟，共５１９５个。

烧焊和螺栓采用刚性单元模拟。

单元质缱符合企业给定标准。

为减少ＣＡＥ建模的工作耸．采用同一个白车身ＣＡＥ模型进行以上所有工况分析。

材料属性南企业提供的参数设置，见表１。

白车身ＣＡＥ模型如图ｌ所示。

表１材料参数
图１白车身ＣＡＥ模型
２白车身模态试验和ＣＡＥ分析
模态分析技术源于２０世纪３０年代提出的将机电进行比拟的机械阻抗技术，是用于对机械系统、土建结构、桥梁等工程结构系统进行分析的现代化方法和手段川。

模态试验是通过试验设备，采集激励点信号和测肇点的响应信号，经过软件分析处理后获得结构固有频率和相应振型。

它可以验证和校核有限元模型的合理性，为后续进行静刚度或其它ＣＡＥ分析提供一个合理的有限元模型。

ＣＡＥ分析是由计算机根据有限元方法，求解有限元模型的固有频率和相应振型。

模态试验和ＣＡＥ分析方法具有相同的效果，二者相互辅助。

２．１模态试验
车辆坐标系的定义：以车辆前进方向为ｘ轴负向，前进方向左侧为ｙ轴负向，竖直向上为ｚ轴正向。

为了使试验值和ＣＡＥ分析值能够进行对比，试验时白车身上布置的测量点和ＣＡＥ模型中的观察点应具有相同的位置。

测量点布置在车身主要承载件上，发动机舱部分均匀布置在左、右前纵梁，前横梁，前嗣上挡板上，乘员舱部分均匀分布在顶蓬前横梁，顶蓬左、右横梁，左、右前立柱。

左、右中立柱．左、右后立柱，后门框，左、中、右地板纵梁，前、后地板横梁，顶蓬加强梁上。

ｘ、ｙ、ｚ三个方向信号提取点数目各为１３０个。

试验时用四根柔软的橡皮绳将白车身悬挂在刚性的支架上。

悬挂点位于前、后悬架与车身的连接点上。

车身保持水平。

这样．整个车身的约束状态接近于自由状态。

本次试验布置两个激励点，分别位于臼车身前部的右纵梁和尾部的左纵梁上，激励信号为猝发随机信号。

试验测餐分析系统如图２所示。

２０１０年第１２期（总第４８期）
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轿车白车身模态和静刚度的试验和CAE
作者：蔡坚勇， 宋名洋
作者单位：东南(福建)汽车工业有限公司研发中心
引用本文格式：蔡坚勇.宋名洋轿车白车身模态和静刚度的试验和CAE[会议论文] 2010。