白车身弯曲刚度分析报告

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%。

QQ数模及有限元模型见下图：

图1 QQ数模及有限元模型

4 白车身弯曲刚度分析边界条件

对设计车QQ施加边界条件：在前悬架与车身连接处约束X、Y、Z移动自由度，三个子工况分别约束后悬架板簧前吊耳铰接处、两吊耳中间限位支架处、板簧后吊耳铰接处Y、Z移动自由度，与前悬架的约束组成整个白车身的约束；在每个子工况中，找到纵梁上位于前后约束X方向的中心位置，施加左右各4000N，共8000N的集中载荷。

白车身弯曲刚度分析各子工况边界条件的加载图2、图3、图4：

图2 白车身弯曲刚度分析子工况1边界条件

图3 白车身弯曲刚度分析子工况2边界条件

图4 白车身弯曲刚度分析子工况3边界条件

5 分析结果

考虑到本车前悬架为独立悬架，后悬架为板簧连接的非独立悬架。通过分析得到每个弯曲子工况下白车身加载点Z方向的最大位移，来计算白车身在每个子工况下的弯曲刚度，然后求得平均弯曲刚度作为白车身的弯曲刚度。

在各弯曲工况下，设计车白车身Z向变形图如下：

图5 QQ车白车身Z向变形图（子工况1）

图6 QQ白车身Z向变形图（子工况2）

图7 QQ白车身Z向变形图（子工况3）

根据分析得到的位移数据，可以求出各个子工况的弯曲刚度。弯曲刚度计算公式：弯曲刚度＝F/δ

白车身三个子工况下门槛处的Z向最大位移和刚度如下表：

表1 加载点的Z向最大位移和刚度表

计算平均刚度作为白车身的弯曲刚度：

白车身弯曲刚度＝（59880+4964.3+3673.9）/3＝4875.4N/mm

本次分析在车身纵梁下部和门槛下部分布了一系列考核点，通过考核点的X坐标值和该点在车身弯曲时产生的垂直变形量描绘弯曲变形曲线。。考核点如图8所示。

图8 QQ车考核点位置

表2 弯曲子工况1考核点垂向变形量（mm）

弯曲工况1变形图：

图 9 工况1整车左侧变形图

图 10 工况1整车右侧变形图

弯曲子工况2各个考核点计算值见下表：

表3 弯曲子工况2考核点垂向变形量（mm）

弯曲工况2变形图：

图11 工况2整车左侧变形图

图12 工况2整车右侧变形图弯曲子工况3各个考核点计算值见下表：

表4 弯曲子工况3考核点垂向变形量（mm）

图13 工况3整车左侧变形图

图14 工况3整车右侧变形图

6 结论

通过上述计算结果可知：

①QQ白车身弯曲刚度为4875.4N/mm 。

②通过变形云图可以看出，设计车位移等值线过渡自然，无突变，说明白车身变形状态良好，见图5～图7。

③从弯曲变形曲线看，曲线无突变，弯曲变形良好。