轿车车身刚度有限元分析及优化

摘要

轿车车身是轿车的最关键总成之一。车身的性能是整个轿车产品性能非常重要的组成部分，轿车车身的性能主要取决于结构的静态、动态特性。对轿车车身进行刚度、模态特性的分析，可以指导人们对车身结构进行优化。
　　 本文以用有限元计算与分析的方法，以某国产SRV车型为例，从车身静、动态特性分析和结构优化方面做了如下研究：
　　 (1)采用四边形或三角形空间壳单元离散整个车身，建立了有限元模型。结合国内外研究成果和相关经验，对轿车白车身有限元分析模型建立中模型的简化、模型规模的控制、单元质量的控制和焊点的处理情况进行了详细的探讨。
　　 (2)对该车身有限元模型进行模态分析，并将分析结果与试验结果对比，验证了有限元模型的准确性。
　　 (3)计算了车身的弯曲刚度和扭转刚度性能，并研究了这两种工况下车身的主要开口的变形；以B柱接头为例，计算了该接头的刚度，并探讨了接头刚度对整车刚度的影响；
　　 (4)以车身板件厚度为变量，对车身进行了结构灵敏度分析，并计算了各性能对质量的相对灵敏度，得出对整车性能真正有贡献的部件；以灵敏度为基础，确定优化变量，以车身刚度、整车一阶弯曲模态和整车一阶扭转模态为约束，对车身进行结构优化，通过优化，提高了车身的扭转刚度，并减轻了车身重量，车身的两个关键模态频率也有不同程度的提高。
　　 本文研究的课题属于工程应用型课题，需要在今后的车身设计和分析中进行深入研究，对改善车身设计和提高分析水平有较大的现实意义。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

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致谢

第一章绪论

1.1引言

1.2轿车车身发展历史回顾

1.3轿车车身刚度分析发展现状

1.3.1国外发展现状

1.3.2国内发展现状

1.4本文课题来源及研究内容

第二章有限元方法在结构分析中的应用

2.1有限元法基本理论

2.1.1有限元法的基本概念

2.1.2有限元法的基本步骤

2.1.3有限元分析的一般过程

2.2有限元方法在车身结构分析中的应用

2.3轿车车身结构分析对整车性能的影响

第三章轿车车身有限元模型的建立

3.1轿车车身有限元模型类型及建立原则

3.2轿车车身有限元模型建立的基本过程

3.2.1有限元模型的简化

3.2.2有限元模型单元类型的选取

3.2.3有限元模型单元规模控制

3.2.4有限元模型单元质量控制

3.2.5材料属性及单位

3.2.6有限元模型焊点处理

3.3本章小节

第四章轿车白车身模态分析

4.1模态分析基本理论

4.1.1模态分析基本理论

4.1.2模态分析评价方法

4.2白车身模态分析计算

4.2.1白车身模态分析结果

4.2.2白车身模态理论分析结果与实验结果对比

4.3本章小结

第五章轿车白车身刚度分析

5.1车身刚度分析技术的评价指标

5.2轿车车身弯曲刚度计算分析

5.2.1理论基础

4.2.2弯曲刚度模拟计算

4.2.3弯曲工况下车身的主要开口变形

4.2.4弯曲刚度评价

5.3扭转刚度计算

5.3.1理论基础

5.3.2扭转刚度分析计算

5.3.3弯曲工况下车身的主要开口变形

5.3.4扭转刚度评价

5.4车身接头刚度分析

5.4.1接头刚度有限元模型的建立

5.4.2接头刚度计算

5.4.3接头刚度对整车刚度的影响

5.5本章小结

第六章车身结构灵敏度分析及优化

6.1车身结构灵敏度分析

6.1.1车身结构灵敏度分析基础

6.1.2白车身结构灵敏度分析结果与评价

6.2白车身结构的优化设计

6.2.1结构优化设计技术概述

6.2.2结构优化设计流程

6.2.3优化问题的数学模型

6.2.4优化结果及评价

6.3本章小结

第七章总结与展望

7.1总结

7.2工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文