计算机辅助工程在汽车车身结构设计中的应用

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第6卷第3 期

安水利水电职业技术学院学报徽

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20 0 6年 9月 J U N L F N U E H IA O L G FWA E EO R E N Y R E E T I O R S p 2 0 O R A H I C NC LC L E EO T RR S U C S DH D O L C RCP WE e . 0 6 O A T A

计算机辅助工程在汽车车身结构设计中的应用张( .肥工业大学理学院， 1合安徽合肥摘

霆耿道森，20 0;2安徽水利水电职业技术学院， 309 .安徽合肥 200 ) 36 1

要：算机辅助工程已经在汽车工业得到广泛的应用。文章主要介绍了汽车车身结构设计中的 C计 AE分

析流程及相关规律。

关键词：计算机辅助工程 ( E; CA )有限元分析；白车身中图分类号： P 9 . 3 T 3 1 7文献标识码： A文章编号：6 16 2 (0 6 0—0 00 17。2 12 0’ 30 8—4 )

Ap i a i n o o pu e i ng ne rng t h plc to f c m t ra d e i e i o t em o o e i l o y r h sc ld sg t r v h c e b d wo k p y i a e i n

ZH ANG Ti g, GENG o s n n Da— e( . c o lo ce c, He e i e st f Te h o g 1 S h o f S in e f iUn v r i o c n l y,H ee 3 0 9,Ch n;2 An u c n c lCo lg f W a e — y f i2 0 0 ia . h iTe h ia l e o e t r Re

s u c sa d H y r ee ti we,H ee 2 0 0 o r e n d o lcrcPo r fi 3 6 1,Chn ) i a

Ab ta t Co u e i n ie rn a a d p l a in t h u oi d sr。 Th ril hel sr c: mp trad e g n e ig h sh d awiea pi t O t ea t n u ty c o ea tcec if yito u e n r d c sCAE’ n l ss d s a c r v l d b t e m fwa e n h o r l t n r g l r p t e n S a a y i i t n e ta e l y a

s r a o t r a d t e c r ea i e u a a t r e o

i h o o e il o y r h sc l e in n t em t rv h ce b d wo k p y ia sg . d Ke r s c mp trad e gn e ig ( ywo d:o u e i n i e rn CAE) f ieee n n l ss ce n b d wo k,i t lme ta ay i, la o y r n

汽车车身结构主要是薄板冲压的覆盖件、载骨架和各种加强筋构成。应用计算机辅助工程技承术中应用最广泛的数值模拟分析有限元法 F M,汽车车身实际结构假想地离散为有限数目的规 E将则单元组合体，求解域看成是由许多被称为有限元的小的互相连接的子域 (元 )成，每一子将单组对域假定一个合适的较简单的近似解，然后经过推导和分析得到问题的解。有限元分析法可以模拟承载单元或负载单元在各种不同工况条件下的动态响应，而找到这些单元的最优设计，而保证汽进从

车的正常工作，高汽车的工作性能及可靠性。提

1车身结构设计中的 C E分析流程 A在设计初期，对设计车型进行总体目标值设定，将涉及到设计车型产品定位、计产品同级将这设别参考样车的参数以及 B NC E HMARK分析和 C AE分析标准的目标评价值。车身结构 C AE分析伴收稿日期： 0 5 1 - 0 2 0— 1 1

作者简介：张

霆 (9 2)男，徽阜阳人，士生，师，事光电子、理及实验教学与研究 17一，安硕讲从物

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第 3期

张霆，:算机辅助工程在汽车车身结构设计中的应用等计

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随产品开发与之同步进行。其过程主要包括 5个阶段：对样车进行试验和分析；概念设计阶段①②分析；详细设计阶段的分析；确认设计阶段的分析；物理样机试验后的结构改进验证以及产③④⑤品批量生产后改进设计的分析。1 1车身结构设计中的 C . AE分析内容

各种汽车结构都可以应用有限元法进行强度分析、刚度分析、分析、计优化分析，从对原 NH设并来工程问题的静态分析为主转化为模态分析和动态

分析为主，析主要内容为：静态分析。白车分①身扭转和弯曲刚度；态分析；动件刚度；力一寿命和应变一寿命分析；激励载荷作用下的车模运应在身响应；板吱嘎声评价。②碰撞分析：碰撞分析。侧碰撞分析、碰撞分析、险杠分析、全外前后保安保障实验、安全带固定点和座椅、李入侵、盖碰撞分析。③悬置和机械部件分析。运动学和弹性行顶运动学响应；车架、和连接件等研究；向柱研究在不同载荷下的响应。④ C D流体分析。内付毂转 F部流体分析、流耦分析。⑤ NH分析。汽车在外载荷 (面激励、动机的怠速和工作转速的激热路发励)的作用下发生振动，用有限元分析的方法识别汽车结构的模态参数 (型、率和阻尼 )对汽车振频，结构的振动噪声和舒适性 ( NH)行分析。⑥设计优化分析。意味着在满足约束的前提下产生最进佳设计的可能性。汽车结构的设计优化分析一般是以轻量化为设计目标，强度 (力 )刚度 (以应和变

形 )约束条件，为改变设计的形状和尺寸 (以设计的形状和尺寸为设计变量 )进行多方案比较 (扑，拓优化 )选择较优的设计方案。分析人员在设计优化有了初步结果之后，定要用力学分析和设计的，一经验进行合理地解释，一步确认设计优化结果的正确性。车身 C进 AE有限元分析如表 1列。所表 1 C AE有限元分析表

1 2车身结构设计中的样车 分析及概念设计阶段 .实验依据设计提供的设计参数，立车身简化的由断面和关键节点组成的概念有限元分析模型，建主

要进行静态、态结构性能分析，动目的用来指导工程设计，以满足白车身的结构性能和自重要求。同时在造型阶段，需要进行空调系统的初步结构布置及参数分析以及外流场空气动力学分析。还1 3车身结构设计中的详细设计阶段及结构改进阶段 .

根据概念设计阶段有限元计算分析结果进行结构优化后产生新设计方案，据最新 C依 AD数据建立详细车身有限元计算分析模型，据分析内容的不同，析模型主要包括白车身

、动部件、根分移底盘部件、窗玻璃及座椅以及局部详细结构等。详细分析内容见分析内容如表 2所列。分析流程图风是设计师与 C AE分析工程师共同遵守和执行的基本原则。

3车身结构设计中的流程及规律总结 车身结构设计流程如图 1所示。

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安徽水利水电职业技术学院学报表 2车身结构分析表

第 6卷

性能分类总成类别

分析项目名称

性能分类总成类别

分析项目名称

驾驶室弯曲强度和风度分析[无风挡玻璃]有尖爪和举升台模拟白●

白车身模态分析发动机罩盖模态分析

驾驶室扭转[无风挡玻璃]有 模太

行李箱盖模态分析前后门总成模态分析仪表板总成模态分析

车

身扭转和弯曲弹性变形曲线及开口变形顶盖雪压分析

白车身及焊点疲劳强度NVH

座椅骨架总成模态分析前围板关闭模态分析前保险杠固定状态模态分析●, 频窒响应

白车身局部刚度分析白

刮水器电机和雨刷固定点的局部刚度车

发动机罩锁固定点区域屈服强度静态强

前悬置动态刚度后悬置动态刚度发动机悬置风度车辆的振动噪声分析

身局部

发动机罩锁固定点区域局部变形“’柱门铰链连接刚度 B’立仪表板固定点刚度

度和刚度分析

刚度分析

加油口盖刚度座椅固定点刚度： 发罩铰链固定的强度和刚度分析千斤顶接触点的强度和刚度分析车门窗台内外侧横向刚度车门打开时刚度(开)过 高速行驶时空气压力载荷引起的门横向位移

碰撞

损伤

保险前、碰撞分析后前门压缩分析前碰撞分析

安全

及乘员

乘员安

后碰撞分析前碰撞、碰撞及顶盖碰撞分析后保险杠前碰撞 …… 此处隐藏：3844字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……