乘用车排气挂钩动刚度分析及优化

汽车排气系统通过排气挂钩连接在车身上,在发动机运行过程中,会承受来自发动机本体的排气冲击激励。排气挂钩动刚度对汽车噪声-振动-声振粗糙度(NVH)性能至关重要。针对白车身测试的排气挂钩动刚度未满足设计要求的问题,搭建对应的有限元模型进行动刚度仿真分析,结合分析结果及诊断提出3种优化方案。将优化方案在实际白车身上进行动刚度试验验证,结果满足目标要求,验证了该方法的有效性,表明有限元分析在一定程度上可以指导汽车前期设计和优化。     

基于焊点与相邻单元一体化应变能的灵敏度评价方法研究

焊点对于结构的动刚度有很大的影响,在以结构动刚度作为目标的焊点优化中,焊点灵敏度的评价至关重要。鉴于目前焊点灵敏度的评价方法在某些情况下可能导致错误结果,本文中提出一种基于焊点与相邻单元一体化应变能的灵敏度评价方法,并与传统方法进行了对比验证。结果表明,本文中提出的方法能更准确地反映焊点对于结构动刚度的影响程度。     

白车身接附点动刚度优化设计

白车身接附点动刚度性能对整车NVH有较大影响,通过对关键点进行动刚度分析,可以为车辆NVH性能改进提供理论参考,同时有利于缩短开发周期及降低开发成本.以某款车型为研究对象,阐述了详细工程设计阶段白车身接附点动刚度分析的基本原理、分析方法及评价标准,建立白车身有限元模型,利用NASTRAN进行模态频率响应分析,并结合该车型动刚度计算结果对相对薄弱点进行结构优化设计.通过动刚度锤击试验与CAE分析结果进行对比,验证了后者的准确性,从最大程度上保证了该车中低频NVH性能.     

拓扑优化在某SRV白车身焊点缩减中的应用

以某SRV白车身为例,在运用有限元法进行模态分析和刚度计算的基础上,分别采用Hypermesh中的OptiStruct模块和ANSYS进行旨在缩减焊点数日的拓扑优化.结果表明,OptiStruct模块和ANSYS都能有效地缩减白车身焊点数目,,但对模态频率的影响较小,更适合用于焊点缩减的拓扑优化.     

风挡玻璃对车身结构刚度影响的研究

首先研究白车身(BIW)和带有风挡玻璃的车身结构(BIP)的有限元模型的构建技术,进而分析了风挡玻璃对车身结构静弯曲刚度和静扭转刚度的影响。接着,通过对BIW和BIP车身结构进行固有振动特性分析,揭示了风挡玻璃对车身结构动刚度的影响。最后,对车身结构的接头刚度性能进行了分析和评价,并总结了风挡玻璃对车身接头结构承载特性的影响规律。     

基于白车身结构刚性化的结构灵敏度分析

白车身的刚度是影响整车NVH性能及操纵性的重要评价指标,通过结构灵敏度分析可获得最优的白车身结构刚度设计,而通过利用CAE分析对局部模型刚性化后的白车身刚度、模态性能变化计算结构的灵敏度是一种有效的结构优化参考方法。     

基于模态和刚度灵敏度分析的白车身轻量化研究

以某在研车型为研究对象,建立了白车身有限元模型,以车身板厚为设计变量,基于模态和刚度进行了灵敏度分析,综合考虑汽车的制造成本和性能要求,找到影响较大的部件进行优化,并确定最终方案。经过优化白车身共减重10.2 kg,轻量化指数降低了0.22,性能验证分析的结果显示白车身模态、刚度、强度、安全各项性能均能满足目标值的要求,表明基于模态和刚度灵敏度分析的白车身轻量化分析方法是有效的。     

多目标遗传算法在车身动态性能优化中的应用

建立了某SUV白车身有限元模型,对车身静态刚度和模态分布进行优化,改善了白车身的振动性能。通过灵敏度分析筛选白车身关键部件的厚度并将其作为优化变量,以车身的扭转刚度和质量作为目标,建立其径向基函数模型,将静态刚度、车身1阶扭转和1阶弯曲模态频率作为约束条件,并利用多目标遗传算法对车身性能进行优化。试制了优化后白车身关键部件,并进行模态试验,验证了优化结果的正确性。优化后在总质量增加0.55%的情况下,提升了车身整体刚度,改善了模态频率分布,后排左、右侧座椅安装点的传递函数峰值分别下降了47.50%和49.37%,极大地改善了车身振动性能,为整车NVH性能的提升打下良好基础。     

基于Sobol'法的白车身弯扭刚度灵敏度分析及优化设计

为了提高某轿车白车身弯扭刚度性能,文章采用全局灵敏度分析方法进行白车身结构优化设计。首先,分别建立白车身弯曲刚度及扭转刚度的有限元模型,进行结构性能的分析;然后,以车身部件的厚度作为分析参数,采用基于Sobol'法的全局灵敏度分析方法,获得各个部件对弯扭刚度的综合贡献度;最后,根据部件的敏感程度进行结构优化设计。结果表明,在兼顾白车身总质量的前提下,弯曲刚度提高15. 66%,扭转刚度提高12. 28%,显著提高了白车身的结构性能。     

白车身模态与静刚度关联性的研究——扭转

在乘用车整车NVH（噪声、振动与声振粗糙度）性能的开发过程中,白车身的弹性体模态与静刚度是衡量车身结构特性的两个重要指标。文中阐明了白车身模态与其扭转刚度的关系,以某小型乘用车白车身为例,通过模态试验数据计算得出各主要模态所对应的白车身扭转柔度、扭转柔度贡献度,进而得到其扭转刚度,并与刚度试验结果对比,验证了白车身模态与扭转刚度的数学关联性,为新车型开发阶段综合控制车身重量、优化模态分布和扭转刚度提供参考。     

轿车车身结构修改灵敏度分析

建立某国产普通轿车白车身的有限元模型,预测分析其静态弯曲特性和扭转特性,在此基础上对白车身各部件刚度和强度的灵敏度进行分析,并将分析结果应用于板厚优化。优化结果表明:通过对灵敏部件的板厚修改,白车身的强度和刚度性能得到显著提高,为车身的优化设计提供参考。     

Multidisciplinary design optimization for front structure of an electric car body-in-white based on improved Collaborative Optimization method

In this investigation, an Improved Collaborative Optimization (ICO) method based Multidisciplinary Design Optimization (MDO) framework for front structure of an electric car body-in-white (BIW) is presented. ICO method based on 1-norm and dynamic flabby coefficient, which shows relatively high efficiency and accuracy, is first proposed here and prepared to conduct MDO in this work. Finite element analysis (FEA) results of the baseline design for an integral battery electric car body structure show that its front part needs to be optimized designed in the consideration of full-lap frontal crashworthiness. Selecting the thicknesses of 5 components, with global mass and free basic frequency constraints, a multidisciplinary size optimization problem is implemented using both ICO and standard CO methods combined with OLHS technique, metamodel and SQL algorithm. Optimal scheme based on ICO method is preferred and selected for its better performance compared with result calculated by standard CO method. The energy absorption of redesigned front body structure is finally raised by 14.2 % with 55 iterations.     

轿车车身模态及扭转刚度灵敏度分析

本文以某轿车白车身为研究对象,建立有限元模型,采用优化软件OptiStmet,以车身结构件的板厚为设计变量,进行车身一阶扭转固有频率、车身扭转刚度对板厚的灵敏度分析,找出对车身动、静态特性影响较大的部件,据此确定车身结构的最优设计方案.该方法能够为车身结构动态、静态特性的改进、车身的轻量化和车身结构的优化设计提供重要依...     

关于SPC技术在汽车白车身制造中的应用研究

白车身制造精度是汽车外观质量的载体,直接影响整车外观匹配和整体性能进而影响客户满意度和整车品牌形象。我国自主品牌汽车要想在竞争中赢得一席之地,提高汽车白车身制造精度是关键所在。SPC统计学方法对白车身制造过程进行质量控制并进行分析,根据分析结果采取相应措施,从而达到过程异常预警、降低过程浪费、提升过程能力,从而确保白车身制造精度。     

轿车白车身模态分析及试验验证

轿车白车身的模态特性是控制汽车振动特性的关键,与整车NVH等重要特性密切相关,文章介绍了有限元模型的建立方法,并运用ANSYS软件在建立的轿车白车身有限元模型的基础上进行模态分析,通过白车身模态试验验证了模型的准确性,进而可以通过模型进行模态分析得出白车身的动态特性,为白车身的进一步优化分析提供一个很好的基础。     

UHPC中短栓钉抗剪性能试验及理论分析

为深入研究超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）中短栓钉的抗剪性能,提出精细化的计算理论和方法,指导工程设计,共完成9个静力推出试验。试件参数包括短栓钉直径、界面处理情况以及加载方式。根据试验受力模式,提出了一种三维精细有限元分析模型,利用ABAQUS显式分析方法,探讨焊缝形式、短栓钉直径、短栓钉高度、UHPC强度等参数对UHPC中短栓钉抗剪性能的影响。最后结合试验数据及有限元分析结果提出UHPC中短栓钉荷载-滑移全曲线实用经验公式和抗剪承载力计算公式。试验及分析结果表明：短栓钉抗剪承载力主要受短栓钉直径和焊缝形式的影响,随短栓钉直径的增大而提高,有限元中模拟焊缝相比于不模拟焊缝时短栓钉抗剪承载力提高48%~93%;短栓钉抗剪刚度主要受短栓钉直径和界面处理情况的影响,界面黏结将提高抗剪刚度;加载方式（单调加载和循环加载）、短栓钉高度和UHPC强度对短栓钉抗剪性能影响较小;2种不同直径短栓钉最大滑移均不超过4 mm,设计时可按照弹性连接件设计方法计算;收集的国内外68组有效试验数据与理论计算结果吻合度较高;建议取0.3P_u~0.4P_u（短栓钉抗剪承载力）处的割线刚度平均值作为UHPC中短栓钉抗剪刚度,抗剪刚度试验值与理论计算结果对比表明该方法具有较高的精度。     

基于免疫进化算法的发动机悬置系统稳健优化

在分析各种优化方法优缺点的基础上,建立发动机悬置系统六自由度动力模型。以六自由度方向的解耦率为最大优化目标,以各悬置点三向刚度为设计变量,选用免疫进化算法对发动机的悬置刚度参数进行优化,最后用Monte Carlo法对悬置系统进行稳健性分析。结果表明,优化解不仅能保证六自由度方向的高解耦率,还能保证悬置系统的稳健性,提高了产品的质量。     

白车身静刚度测试方法研究

在现代轿车的设计开发过程中,轿车车身大多数采用全承载式结构,承载式车身几乎承载了轿车使用过程中的各种载荷,因此轿车车身的刚度特性具有举足轻重的作用。文章以某车型为例介绍了如何用试验的方法,较为精确地测得白车身的静刚度。车身刚度不合理,将直接影响轿车的结构可靠性和耐久性、车身安全性及操纵稳定性等关键性指标。通过比较评估测试结果,建立数据库,为今后的研发工作奠定了基础。     

装配式PC箱梁刚度退化及识别的足尺试验

为了明确装配式预应力混凝土（PC）梁刚度在损伤状态下的退化规律，针对3片30 m预应力混凝土箱梁开展了足尺模型试验研究。首先，建立了损伤梁的结构静动刚度识别模型，基于跨中挠度提出了结构等代静刚度计算式，基于自振频率提出了结构等代动刚度的计算式；其次，对足尺箱梁进行了多工况的静力逐级加载和动力交替试验，分析了箱梁裂缝、挠度、频率等特征参数随荷载的演化规律，研究了损伤状态对箱梁特征参数的影响；再次，通过有限元模型修正给出了箱梁动刚度衰减系数，研究了结构静动刚度随损伤状态的衰减规律，分析了静动刚度差异的原因；最后，建立了结构静动刚度衰减系数和裂缝特征参数之间的经验回归式，并与现有研究成果进行了对比。结果表明：初始损伤状况对箱梁受荷后的裂缝统计分布特征参数有一定影响；箱梁开裂后在相同荷载下的结构等代静、动刚度衰减程度并不相同，其中最终的静刚度衰减系数为0.30，最终的动刚度衰减系数为0.80；足尺梁与室内缩尺模型梁的静刚度衰减系数并不相同。所提出的静、动刚度衰减公式较为简洁，可用于实际损伤箱梁的结构性能评估。     

考虑防火涂料的PC箱梁时空温度场及刚度退化试验研究

为了明确涂有防火涂料的预应力混凝土（PC）箱梁火灾温度场及火灾后的刚度退化性能,针对3片有、无膨胀型防火涂料的PC简支箱梁开展了火灾模型试验研究。基于预应力混凝土梁受火性状推导了刚度衰变率与挠度衰变率关系方程,通过分析混凝土箱梁截面时空温度场分布状态,基于分区域理论提出了一种PC箱梁受火损伤后初始截面等效刚度简化计算方法,并基于自振频率推导了受火梁动刚度计算公式;对模型梁进行了火灾后的静力逐级加载和动力性能试验,分析了受火梁挠度、频率等静、动力参数的变化规律,研究了受火损伤状态对箱梁静、动力特征参数的影响;基于理论计算和试验数据对比分析了受火梁静、动力刚度在不同损伤状态下的退化规律。研究结果表明：膨胀型防火涂料的使用显著降低了预应力混凝土箱梁的高温敏感性,混凝土温升速率明显下降,大幅降低了混凝土结构温度,有效减少了混凝土结构开裂和爆裂现象;受火试验梁的截面静刚度随荷载增加而逐渐减小,且初始损伤越大,进入弹塑性阶段发展越快,越早达到结构极限承载力;初始损伤状态对结构截面静刚度的影响大于对结构动刚度的影响,且截面静刚度衰减速率比动刚度衰减速率更快。提出的受火梁静、动刚度及固有频率的简化计算方法可为火损箱梁的结构静、动力性能初评估提供理论依据。