车身主断面几何特性对白车身刚度影响的研究

运用白车身(BIW)板壳单元有限元模型,进行了车身主断面对白车身刚度影响灵敏度的分析,获得了对白车身扭转刚度和弯曲刚度影响显著的主断面。在此基础上,研究了主断面面积、主惯性矩等几何参数对白车身刚度的影响。结果表明,车身主断面几何特性对白车身刚度的影响呈非线性相关;主断面主惯性矩或面积的增大是否有利于白车身刚度要视该断面的具体位置而定。     

主断面

一、主断面定义：主断面用来描述车辆某一个局部的典型结构，断面内包括的所有零部件的主要特征和相互关系，主要包括零部件特征、尺寸、配合关系、参考标准等；同时也可以通过计算转动惯性矩，进行白车身强度、刚度的初步分析，优化主断面的结构设计：对于不同车型相同位置的主断面，可以相互参考。     

基于车身概念模型的白车身主断面尺寸优化

为实现新车型概念设计阶段车身主断面尺寸的优化,基于前期造型和总布置硬点数据,利用现有同平台车型数据库有关接头和主断面的详细数据,建立了带真实接头的白车身精确概念模型。根据弯、扭刚度对主断面的惯性矩Iy,Iz,扭转常数J和截面面积A的灵敏度,筛选出19个关键主断面。最后,以车身质量最小为目标,弯、扭刚度和1阶弯、扭模态为约束条件,运用序列二次规划法对关键主断面进行尺寸优化。优化后,车身质量减轻8.33kg,减轻率达2.7%,弯曲刚度和扭转刚度分别提高4.7%和4.0%,1阶弯、扭模态分别提高2%和1.2%。     

车身环状框架结构断面正向轻量化设计

在深入分析主断面库作用的基础上,研究了基于关键坐标及板厚的主断面属性计算方法,探讨了满足弯扭刚度及侧碰工况约束条件下车身前门环结构的优化途径。以车身刚度及侧碰性能为约束条件,主断面属性参数为设计变量,车身结构轻量化为设计目标,采用均匀拉丁超立方试验方法进行样本点的选取,以Kriging插值近似方法构造代理模型,运用冲量梯度下降算法对数学模型进行优化求解,并通过实车试验验证了该优化方案的可行性。     

基于断面的后背门设计方法

车身断面贯穿于车身结构设计的始终,良好的断面设计对车身结构的设计质量和效率具有重要意义。文章以某车型后背门为例,在给出设计流程及公差规范的基础上,通过主断面及基础面设计,研究了基于断面的后背门设计方法。结果表明该方法能够提高设计质量,缩短设计周期。     

车身结构设计的可行性分析方法探讨

本文阐述了车身结构断面设计可行性分析的重要性和具体方法，并从车身结构主断面如何布局、具体分析原则等方面对车身结构设计的可行性初步分析中应注意的问题进行了探讨。同时，结合国外设计公司联合设计的具体实例，从车身产品结构设计、工艺可行性和车身造型上加以分析，并在后续的实际应用中证明，分析结果是切实可行的。     

轿车车身主断面设计方法

论述了轿车车身主断面的设计流程,给出了典型的轿车车身主断面位置图。从断面基准定义、零件焊接面之间圆角半径确定、门洞法兰面相关参数确定、包边结构相关参数确定等方面,介绍了轿车车身主断面所表达的内容;并例举了前门、侧围上部、顶盖关系主断面,以及前门、后门、中支柱、后门铰链关系主断面的设计。     

基于分析驱动设计的封闭白车身轻量化多目标优化

本文旨在进行基于分析驱动设计的封闭白车身轻量化多目标优化。首先建立隐式参数化封闭白车身模型,以快速实现有限元模型的变化与更新。进而对生成的有限元模型进行模块化设置。结合参数化模型和模块化设置实现了封闭白车身后台全自动运算的功能。以封闭白车身质量最小、扭转刚度最大为目标,车身1阶弯曲模态、弯曲刚度和弯扭工况强度为约束,板件厚度、主断面位置和主断面形状等54个参数为设计变量,采用NSGA-Ⅱ算法,对封闭白车身进行轻量化多目标优化。优化算法根据性能梯度变化和相应的搜索功能实现了"分析驱动设计"的理念。优化结果表明,封闭白车身质量降低32.41kg,轻量化率达7.63%。除白车身静态弯曲刚度降低0.74%之外,其他性能均得到提升,最大的改善率为2.69%。     

基于车身主断面的冲压SE分析方法研讨

首先介绍了冲压同步工程(Simultaneous Engineering,SE)在车身主断面分析工作中的应用方法,阐述了基于车身主断面的冲压SE分析主要工作内容,最后以某车型典型断面为实例讲解了冲压SE分析在车身主断面审查工作中的实际应用,进一步论证了利用冲压SE手段对车身主断面进行分析的重要性,对分析工作有一定的指导和借鉴意义。     

考虑冲压工艺约束的车身骨架断面形状优化

在汽车概念设计阶段,为快速评价车身性能,车身常由薄壁梁搭建而成,本文中对其关键技术薄壁梁复杂断面的形状设计进行研究。首先,推导了开口、单室、双室、三室和四室等复杂断面的力学特性计算公式。其次,对冲压工艺约束,包括最短线段、拔模角、倒圆角半径,和装配条件等约束进行了数学定量描述。再次,在弯、扭惯性矩和冲压工艺约束下,对断面形状与板厚进行了优化,实现了断面面积最小化。最后,通过算例验证了该方法的有效性。     

车身轻量化系数的决定因素及其优化

介绍了车身设计评价的关键指标-车身轻量化系数,阐述了车身轻量化系数的优化方法,即减轻车身质量和提高扭转刚度.指出,应主要从钢材选择、结构设计、新技术新材料的选用等角度实现车身质量减轻;主要通过车身加强件增加或板材加厚、车身高强度板用量提高、结构断面优化、车身接头设计优化等方法提高车身扭转刚度.     

发动机悬置支架模态提升与轻量化设计

发动机悬置支架是动力总成系统中的重要零部件,对于汽车的NVH性能有着重要影响。文章基于某款皮卡车的动力总成悬置车身端支架一阶模态频率不达标的问题,提出优化方案,通过拓扑优化对结构进行减重分析,优化后车身端悬置支架结构不仅模态频率达到了设计要求,还实现了该悬置支架的轻量化设计。计算结果表明了本分析优化方法的有效性,该研究对于车身端悬置支架及车身上其他零部件设计都具有一定的参考意义。     

商用车白车身模态提升研究

白车身模态是决定整车驾乘舒适性的重要基础。文章以某商用车白车身模态提升为研究对象,首先通过有限元分析白车身主要零件料厚与模态的灵敏度,然后根据分析结果结合成本设计了3种提升方案,最后在方案3的基础上结合A柱断面形状,实现了在不增加重量的情况下提升白车身模态。优化结果表明,该方法对模态提升提供了切实可行的思路,对白车身轻量化设计具有参考价值。     

车身主断面力学特性对车身刚度影响的研究

建立了白车身刚度分析的有限元模型,计算并验证了其静态扭转特性和弯曲特性;在选取了白车身不同位置的主断面后,分析了主断面力学特性修改对白车身刚度的影响,为轿车车身刚度优化设计提供了依据。     

基于碰撞性能的车身刚度链设计方法

本文中综合考虑车身动态与静态刚度和正面碰撞安全性,提出了一种车身正向概念设计方法。首先,根据车身A级面和整体布置,建立了车身简化几何模型,确定了19个车身主断面,并基于梁单元理论和传递矩阵法建立车身刚度链数学模型。接着,采用碰撞经验公式设计矩形前纵梁,以等效静态载荷模拟车身正面碰撞动态加载,并提出了基于等效静态加载条件下的车身变形要求。然后,以车身质量最轻为目标,车身静态刚度、1阶模态和碰撞变形为约束,采用遗传算法优化车身各梁单元主断面参数。最后对某一近似标杆车进行有限元仿真,计算其车身静刚度与模态,与本文中的刚度链方法计算结果进行对比,验证了该方法的可行性。     

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。     

灵敏度分析在车身结构优化设计中的应用

应用灵敏度分析的方法对车身结构进行优化设计。首先,根据有限元分析,获得车身的模态和刚度性能;再次,以车身模态和刚度为约束条件,车身质量最轻为优化目标进行灵敏度分析,根据灵敏度分析结果选择合理设计变量,进行车身结构优化。优化后,不但实现了车身轻量化,还提高了车身模态频率和刚度。     

基于灵敏度方法的白车身扭转刚度提升研究

白车身扭转刚度是车身性能非常重要的指标之一,对整车的耐久性,舒适性和操稳性有着直接的影响。一般情况下,白车身扭转刚度与车身结构、型腔断面和材料厚度有着直接关系。文章在某车型车身结构和型腔断面受限的情况下,采用重量灵敏度分析的方法提升白车身扭转刚度,总结出两条重量灵敏度随零件料厚变化的规律,研究了如何合理分配料厚来提升白车身扭转刚度。     

客车车身结构概念设计中的优化分析

在客车车身结构概念设计阶段，进行结构分析和优化设计，可以在车身结构设计初期使车射满足整车性能指标的同时，选择最佳的车身结构布置形式和最优的车身结构件截面形状，从而减轻车身自重，避免设计过程的反复，缩短车身的开发时间，降低开发费用。本文对客车车身结构概念设计中的结构优化分析进行了总结，并对以CCJ6100型大客车为例进行了优化分析。     

白车身轻量化技术与实践

轻量化是汽车开发中的一项重要性能指标,是汽车节能减排的有效手段,整车重量构成中车身重量的比例较高,对整车轻量化有重要的意义。在车辆平台化开发过程中,将车身轻量化设计理念融入平台项目开发的全流程中,通过轻量化材料、轻量化工艺和轻量化结构的技术路线,应用参数化建模、参数化优化、拓扑优化、断面优化、成型性和材料利用率优化等虚拟产品开发技术,结合多学科多性能的轻量化协同优化设计,充分兼顾刚度强度等性能,兼顾布置、造型、装配、工艺、成本等需求,达到了更优的白车身全局平衡,最终实现了五星安全车身、超高刚性车身,达到了比肩全铝车身的轻量化系数水平,同时实现了高车身材料利用率、低研发费用、低整车成本,并在平台化的车型开发中形成轻量化车身开发流程和性能评价体系。