汽车车身刚度分析及焊点布局优化研究

摘要

车身结构作为汽车的重要组成部分，主要通过点焊将各个薄板冲压件连接在一起，焊点的数量和布局对车身结构的性能具有重要的影响。并且不合理的焊点布置会使焊点数量增加，从而提高焊接装备成本。因此，如果在车身设计中，能对焊点布局进行优化设计，对提高车身结构的综合性能和降低焊接装配成本具有重要的意义。
　　 针对国内某款轿车，对其车身刚度和焊点布局进行了研究。根据公司提供的车身CAD模型，运用HyperMesh对其进行网格划分，并添加边界条件，对车身有限元模型进行静刚度和模态分析，并根据分析结果对车身刚度性能进行评价。在车身刚度分析的基础上，对车身焊点布局进行拓扑优化。以车身焊点为设计变量，以白车身在不同工况下的加权应变能最小为设计目标，并设置不同的优化方案，利用OptiStruct软件提供的拓扑优化方法对白车身焊点布局进行优化设计。
　　 通过对该车身焊点布局的优化研究，最终使车身的焊点数量减少了26.7％。验证了焊点布局优化方法的可行性和有效性，为其他焊接结构的焊点布局提供了一定的理论依据。

目录

声明

摘要

致谢

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 国内外发展现状

1．3 本文主要研究内容

第二章 车身有限元分析理论基础

2．1 有限元分析的基本步骤

2．2 CAE技术在汽车方面的应用

2．3 有限元分析软件的介绍

2．4 本章小结

第三章 建立车身有限元模型

3．1 车身有限元模型建立原则

3．2 车身结构简化

3．3 网格划分

3．3．1 单元的类型和基本尺寸

3．3．2 具体细节处理

3．3．3 网格单元质量控制

3．4 焊点模型的选择

3．5 本章小结

第四章 车身静刚度和动态特性分析

4．1 车身刚度分析的评价指标和理论基础

4．1．1 车身刚度评价

4．1．2 车身弯曲刚度分析理论

4．1．3 车身扭转刚度分析理论

4．2 车身刚度分析计算

4．2．1 弯曲刚度分析计算

4．2．2 扭转刚度分析计算

4．2．3 白车身刚度分析评价

4．3 车身模态分析

4．3．1 模态分析理论

4．3．2 模态分析计算

4．3．3 模态分析结果评价

4．4 本章小结

第五章 车身焊点布局优化设计

5．1 结构拓扑优化概述

5．2 拓扑优化的数学模型

5．3 焊点布局优化设计

5．3．1 优化设计参数设定

5．3．2 车身焊点布局优化

5．4 焊点优化结果对比分析

5．4．1 模态分析对比

5．4．2 刚度分析对比

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文