汽车白车身结构强度分析报告

目录

1.分析目的 (1)

2.使用软件说明 (1)

3.模型建立 (1)

4 边界条件 (3)

5.分析结果 (3)

6.结论 (21)

1.分析目的

白车身结构的静强度不足则会引起构件在使用过程中出现失效。本报告采用有限元方法对Q11白车身分别进行了满载、1g制动、0.8g转弯、右前轮抬高150mm、左后轮抬高150mm、右前轮左后轮同时抬高150mm,6种工况的强度分析，观察整车受力状况，找出高应力区，考察其零部件的强度是否满足要求，定性地评价Q11白车身的结构设计，并提出相应建议。

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与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。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.模型建立

对车身设计部门提供的Q11白车身CAD模型进行有限单元离散，CAD模型以及有限元模型如图3.1所示。白车身所有零部件均采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳

图3.1 Q11白车身CAD以及有限元模型

表网格描述

单元类型四边形单元三角形单元

单元数目46970015543

强度分析模型质量按整车满载质量计算，其中的白车身附加质量（见表 3.2）用质量点单元CONM2单元模拟。发动机和变速箱、油箱、备胎、冷凝器、前门总成、滑移门总成、后背门总成、发动机罩总成、前排座椅及乘员等使用RBE刚性单元加载到相应总成的安装处。由于额定载货质心的不可确定性，无法给定具体质心位置，因此本次分析在经验基础上确定质心位置，并将额定载货分布于后地板多处主要受力点处进行模拟。具体质量点分布情况可参考图3.2。

表3.2 Q11白车身附加质量及质心

图3.2 Q11白车身附加质量分布

4 边界条件

以满载状态下计算车身在以下工况下的强度应力。计算工况包括满载工况（工况1）、制动工况（工况2）、转弯工况（工况3）、右前轮抬高150mm工况（工况4）、左后轮抬高150mm工况（工况5）、右前轮左后轮同时抬高150mm（工况6）。载荷如表4.1所示。

5.分析结果

5.1满载工况：

5.2制动工况

制动工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。

5.3转弯工况

0.8g转弯工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。

5.4右前轮抬高150mm

右前轮抬高150mm工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。

5.5左后轮抬高150mm

左后轮抬高150mm工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。

5.6右前轮左后轮同时抬高150mm

右前轮左后轮同时抬高150mm工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。

通过以上6中工况的计算，综合Q11所用材料的屈服强度值(见表5.1)，下面列出各种工况下主要零部件的应力值，见表5. 2。

表5.1 Q11车身所用部分材料及其强度参数

材料名称屈服强度(MPa) 抗拉强度(MPa)

表5.2 主要零部件的应力值及其安全系数统计表

6.结论

①六个典型工况下，白车身绝大部分零部件应力较小；

②一些部件出现应力集中区域，分析结果显示超过材料的屈服极限；

③前轮壳高应力集中区域为前轮壳与前地板连接处附近区域，可以考虑对此附近区域进

行加强；

④后地板高应力集中区域为座椅安装点附近区域，由于座椅及人采用集中质量单元，并

用rbe3单元加载的方法模拟，此处存在模拟不精确产生的虚假应力集中现象；

⑤制动、转向均按路面最大附着系数0.8计算（参见《汽车理论》），在实际汽车行驶中几

乎不会出现这些工况，所以在汽车实际运行时，其强度安全系数会高于仿真分析的安全系数。