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。     

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。     

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。     

断面结构刚度性能参数化应用

文章以某车型B柱断面为例,详细介绍了Hypermesh软件计算获得复杂断面结构刚度性能的过程,并通过定义尺寸参数为设计变量、性能参数为响应,运用试验设计和多项式拟合建立了复杂断面刚度性能与其结构尺寸之间的函数关系,且与实际断面性能对比拟合计算结果平均误差在5%以内。基于建立的断面结构刚度性能函数关系,实现无网格过程的复杂断面结构刚度性能快速评估,同时为断面结构尺寸、性能与白车身刚度性能之间的关联提供支撑。     

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。     

车身正向开发关键工具：主断面设计概述

文章通过结合车身正向开发过程,将硬点断面、主断面、典型断面进行了详细的概念定义及区分,各个阶段断面设计的侧重点与数量位置都存在差异,但又都承前启后。还通过举例A柱主断面设计,介绍了主断面设计过程：设计目标定义,设计基准、输入,设计步骤,设计要点及要求等,读者能够体验‘会当一览众山小’的系统性整体视角,也能真切领悟‘身缘只在此山中’的细节实践。     

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。     

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%。     

某小型客车车身骨架轻量化综合优化设计

建立某小型客车骨架的隐式参数化有限元模型,以骨架扭转刚度、弯曲刚度、扭转模态及强度为约束条件,重量最低为目标,选取侧围结构进行局部拓扑优化,然后对骨架型材的截面和壁厚进行尺寸优化.最终,车身骨架实现减重26.7 kg.     

车身主断面惯性矩分析及优化

车身结构主断面的设计与开发,是车身概念设计的一个重要内容,而主断面的惯性矩,特别是其主惯性矩分析和优化又是断面设计中的一项重要工作。文章将从主断面惯性矩的分析出发,研究断面的惯性矩对车身模态的影响,并根据分析结果对断面形状进行优化,从而提高车身结构性能,减轻车身重量。     

概念车身梁截面厚度优化设计

为了实现在概念设计阶段优化设计车身复杂梁截面厚度,建立了梁截面几何属性和PSO优化算法,并基于UG/OPEN平台开发了梁截面设计和梁截面厚度优化模块,实现了多约束条件下车身梁截面厚度的优化设计。针对某一具体车型进行了概念车身梁截面厚度优化设计,使优化目标车身质量实现了轻量化,同时改善了模型弯曲刚度和扭转刚度。     

静态性能驱动的车身框架关键截面设计

通过隐式参数化软件SFE CONCEPT进行车身框架结构的参数化建模,针对车身全参数正向设计进行性能驱动车身框架关键截面形状设计方法的研究。利用多学科设计优化软件iSIGHT集成SFE CONCEPT、求解器NASTRAN及数据处理器Matlab,建立优化集成系统平台,以实现产品开发过程优化的快速化及自动化。以门槛梁截面形状的优化设计为例,通过离散化的方法将优化问题转化成离散点位置的最优组合。优化过程以质量最小为优化目标,刚度值为约束条件,采用最优拉丁超立方试验设计和模拟退火算法,实现静态性能驱动车身框架关键截面的设计。     

GL6466轻型客车车身结构轻量化优化研究

用梁单元建立了GL6466型轻型客车车身骨架有限元模型,并验证了模型准确性.以车身总质量为目标函数,选取车身骨架主要型材的截面参数为设计变量,以车身弯曲刚度和扭转刚度、关键部位应力、1阶扭转固有频率为约束条件,进行灵敏度分析.根据灵敏度分析结果确定优化设计变量,对该轻型客车车身结构进行优化后,车身总质量减轻8.1％,而...     

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.     

刚度、强度与频率约束下的白车身板厚尺寸优化

全面地考虑了刚度、强度与频率约束,对某轿车的白车身结构进行轻量化设计。首先根据工艺要求对白车身结构进行了组件化建模,选取了关键的82个组件,每个组件中的板单元的厚度相同。其次在静态弯扭工况与自由模态工况下对车身结构进行了有限元分析。然后以质量最小为目标,以弯扭刚度、应力和前3阶固有频率为约束条件,板厚为设计变量,建立了白车身结构优化模型。最后采用序列线性规划进行非线性优化,取得了良好的轻量化效果:白车身质量减轻34.6kg,减轻率达11.4%。     

基于大壁障侧碰和75°侧柱碰的车身耐撞性和乘员损伤研究

基于侧面碰撞对乘员损伤的严重性,运用试验法和仿真法对某车型的侧面碰撞性能和乘员损伤进行研究。通过对车身侧面结构变形、速度响应、乘员损伤情况进行分析,得出了大壁障侧碰和75°侧柱碰的碰撞特性,并提出了B柱、前后门、门槛梁的优化方案。结果表明:相较于MDB壁障侧碰和90°侧柱碰,大壁障侧碰和75°侧柱碰对车身耐撞性提出了更高的要求,对前后排乘员造成了更严重的损伤。通过对侧面车身结构的优化,有效地降低了车身各部位的侵入量和侵入速度,增大了乘员的生存空间,提升了车身安全性。     

早期开发阶段白车身轻量化方法研究

为满足车身轻量化需求,提出一种在开发早期阶段进行白车身轻量化的方法,以控制车身性能与质量。通过考虑多工况下的白车身载荷传递路径,布置车身结构形式;结合隐式参数化建模技术,搭建全参数化白车身模型,从结构替换寻优方面提升车身性能,从断面尺寸优化及零部件厚度优化方面降低车身质量。通过在某SUV车身设计中应用此方法,在确保模态刚度性能满足要求的前提下,实现车身减重27kg,为白车身后期的详细设计提供了合理的基础结构。