k01白车身刚度分析报告减重

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1、K01设计开发项目白车身刚度分析报告（☑初版/□更改）重庆迪科汽车研究有限公司二〇一五年十月1.数据记录²初始模型白车身（BIW）²更改情况无2.分析内容（1）白车身弯曲刚度分析（2）白车身扭转刚度分析3.模型简述²使用软件前处理：Hypermesh；求解器：Radioss²建模过程网格划分白车身结构可分为五个总成：顶盖、地板、侧围、后围和前围，依次对各总成进行有限元模型的建立，再将其焊接为一整体。建立白车身有限元模型的步骤包括几何模型分析、几何清理、模型简化、网格划分、单元质量检查、设置材料和单元属性、各部件焊接等。由于白车

2、身主要是由大的钢板覆盖件组成，其厚度尺寸远远小于其他尺寸，故白车身网格选用PSHELL的壳单元形式。采用各总成逐个划分、连接，再总装的方式进行整车的有限元建模。据工程实践和硬件条件，选取有限元网格的大小为8mm。根据前面所述的几何清理原则，选用8mm的壳单元网格对各总成进行离散化，建立各总成对应的有限元模型如图3.1——图3.5所示：图3.1车顶总成的有限元模型图3.2侧围总成的有限元模型图3.3后围总成有限元模型图3.4地板的几何及有限元模型图3.5前围的几何及有限元模型白车身各部件连接白车身大部分零部件是薄板冲压件，各零部

3、件之间主要是通过焊接工艺实现连接，本次运用了点焊、缝焊等。根据所提供的焊点图，在Hypermesh中通过运用spot-weld单元来把各板件焊点位置的节点连接起来，以此来模拟实际的焊点。焊点材料选用08AL，焊点直径为7mm。焊接完成后，焊点周围单元的质量可能会变差，通常需要对这些单元进行重新划分。有限元焊接结果如图3.6所示图3.6有限元焊接效果图由于工艺和部件性能的要求，在顶盖与顶盖横梁处，运用了粘胶连接。本次分析采用了软件的粘胶连接来实现这些有限元部件的连接，通过这样的处理能更好的模拟结构的实际性能。有限元粘接效果如图3

4、.7所示。图3.7有限元粘胶连接效果图在前围总成中还采用了螺栓连接，这主要是一些不需永久连接、进行更换的部件。在Hypermsh中采用BOLT工具在螺栓孔处添加螺栓连接。效果图3.8如所示。图3.8有限元螺栓连接效果图利用Hypermesh软件按照以上的步骤完成了白车身的有限元模型的建立。整个白车身有限元模型如图3.9所示，模型共计566389个节点，547291个PSHELL单元和22776个五面体、六面体单元。PSHELL单元中有四边形单元501997个，三角形单元45294个，占全部PSHELL单元单元的3.78%。白车

5、身总成共有3318个焊点，34处粘胶和319个螺栓。网格划分完成后，按各部件给定的材料，对相应的网格设置材料和单元的特性。图3.9白车身有限元模型²边界及工况本次分析主要考虑汽车在两种典型静态工况——弯曲和扭转工况下的刚度，也即对应弯曲刚度和扭转刚度两个评价指标进行分析。通过对一下两个工况的仿真，计算出白车身的弯曲和扭转刚度。表2.1刚度工况工况边界条件弯曲2224NN2224N约束除绕Y轴的转动自由度以外的所有自由度扭转3000N.m约束所有移动和转动自由度1.计算结果4.1弯曲刚度分析白车身弯曲刚度的大小是用来表征其抵抗弯

6、曲变形的能力，用K来代表白车身的弯曲刚度。假定白车身是一个具有均匀弯曲刚度的梁，白车身弯曲刚度的计算公式为：(4.1)其中：K--白车身的弯曲刚度（kN/mm）--白车身的弯曲载荷（kN）--弯曲工况下白车身加载点处的相对变形（mm）①约束条件：在原三维数模的坐标系下，约束后悬架支撑点转动轴线上所有节点的除绕Y轴的转动自由度以外的所有自由度。在前悬架弹簧支座位置约束Z向的平动自由度以及X向转动自由度：②载荷条件：将作用在白车身中部左右侧的垂直载荷分配到承载部位节点上，按照分析要求，在白车身左右门槛前后约束点中部各施加2224N

7、垂直向下的载荷。在Hypermesh中设置好约束和载荷条件后提交运算，得到弯曲工况下白车身的Z向变形云图如图4.1所示。图4.1白车身弯曲工况Z向位移云图1图4.2白车身弯曲工况Z向位移云图2白车身弯曲工况下的变形云图显示，左右加载点Z向位移分别为-0.929mm、-0.886mm取两加载点的平均位移-0.9075mm，根据公式（3.1），可以计算得到白车身的弯曲刚度为：为了进一步分析白车身的变形情况，选取车架纵梁和门槛上的节点变形量为对象，绘制白车身的静挠度沿车身纵向的曲线。图4.3给出的门槛上节点的变形曲线，横轴代表节点的

8、X向坐标值（整车前后方向），纵坐标代表节点的变形量。由图可知，白车身的门槛的变形曲线平滑，没有明显的斜率变化，说明门槛的变形无突变，属合理变形。图4.3白车身门槛弯曲位移变形云图图4.4白车身门槛弯曲位移变形曲线图图4.5白车身纵梁弯曲位移变形云图图4.6白车身纵梁弯曲位移变