基于ANSYS的车身结构强度及刚度分析

南京工程学院

本科毕业设计（论文）

题目：基于ANSYS的车身结构强度及刚度

分析

专业：车辆工程（汽车技术）

班级：汽车技术091学号：********* 学生姓名：***

指导教师：陈茹雯副教授

起迄日期：2013.2.25～2013.6.3

设计地点：车辆工程实验中心

Graduation Design (Thesis)

Analysis on The Stiffness and Strength of Body Structure Based on ANSYS

By

ZHOU Wenjun

Supervised by

Associate Prof. CHEN Ruwen

Nanjing Institute of Technology

June, 2013

摘要

以有限元法为基础的车身结构分析已成为一种面向车身结构设计全过程的分析方法，车身结构设计的过程也随之成为一种设计与分析并行的过程。

车身作为车辆的重要组成部分，对整车的安全性、动力性、经济性、舒适性及操控性有着重要的影响。在设计车身时，应用有限元法对汽车车身骨架进行静、动态特性的分析，对其结构的强度和刚度进行评价，对于进一步了解车身结构的应力和变形情况，充分认识掌握车身结构分析方法，进而对整个车身结构设计进行优化，提高整车性能，缩短产品开发周期，降低开发成本，均具有重要的意义。

本课题是采用有限元分析法对2046车身骨架结构作适当简化，在ANSYS中建立其有限元模型，并按照实际载荷对车身进行了静力学分析，校验其强度和刚度，根据分析结果找出车身骨架结构的危险断面。同时对车身骨架进行动态分析，并提取前十阶模态，得到了车身固有频率及相应的振型。最后根据静、动态的分析结果，对车身结构提出改进意见。

关键词：车身；有限元法；静力分析；动态分析

ABSTRACT

The structure analysis of car body based on the FEM is the fundamental approach in the process of car body design-oriented.Also,the whole process of car body design becomes parallel in design and analysis.

A s a very important part of the vehicle,the body has important influences on the vehicle's safety, power performance, economy, comfort and control.In the design of the body, the application of FEM for analysis of static, dynamic characteristics of the car body skeleton, and the evaluation of its structure strength and stiffness,have vital significances on the further understanding of the structure of the body stress and deformation, fully understanding the body structure analysis method, and then the whole body structure design optimization, improving vehicle performance, shorting the product development cycle, and reducing the cost of development.

This paper is applying the FEM to simplify the 2046 body frame structure appropriately.Then the finite element model is established in ANSYS. And in accordance with the actual load, the static analysis of the body is finished to check the strength and stiffness.Finally,according to the risk analysis results,this thesis has found the body frame structure of the fault surface.At the same time ,the dynamic analysis of the body frame has been handled to calculate the ten orders natural frequencies for getting the body inherent frequency and the corresponding vibration model. Finally, according to the results of the static and dynamic analysis, this thesis has put forward some suggestions for improving the body structure.

Keywords：Body；FEM；Static；Dynamic

目录

第一章绪论 (3)

1.1 汽车车身结构分析的意义 (3)

1.2 课题研究的内容 (3)

1.3 有限元法的基础理论和ANSYS简介 (3)

1.3.1 有限元法的发展 (4)

1.3.2 有限元法的基础理论 (4)

1.3.3 有限元法的应用 (4)

1.3.4 ANSYS简介 (5)

1.3.5 汽车车身结构强度及刚度的分析流程 (5)

1.4 本章小结 (5)

第二章汽车车身结构的有限元建模 (6)

2.1 建模的准备工作 (6)

2.1.1 单元的选择 (6)

2.1.2 模型的简化处理 (6)

2.2 有限元模型的建立 (7)

2.2.1 几何模型 (7)

2.2.2 材料属性、实常数的指定 (7)

2.2.3 网格划分 (7)

2.2.4 车身载荷的处理 (8)

2.2.5 边界约束的确定 (9)

2.2.6 有限元模型的生成 (9)

2.3 本章小结 (9)

第三章车身结构的静力学分析 (11)

3.1 车身结构静态强度的分析指标 (11)

3.2 车身结构静态刚度的分析指标 (12)

3.3 强度分析 (12)

3.3.1 载荷及约束的处理 (12)

3.3.2 计算结果与分析 (13)

3.4 刚度分析 (15)

3.4.1 载荷及约束的处理 (15)

3.4.2 计算结果与分析 (16)