车身结构动力学分析及优化设计

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灵敏度分析在车身结构优化设计中的应用

作者：张猛,陈勇敢,陈剑

来源：《汽车科技》2011年第02期

摘要：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。

关键词：优化设计；刚度；模态；灵敏度分析；轻量化

中图分类号：U463.82+1 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2011）02-0022-03

Application of Sensitivity Analysis in the Optimization Design of Car- body

ZHANG Meng， CHEN Yong-gan， CHEN Jian

（Institute of Sound and Vibration Research， Hefei University of Technology， Hefei

230009，China）

Abstract: A car-body was optimized by application of sensitivity analysis. Firstly， the body

modal and stiffness are obtained by finite element analysis. Secondly， sensitivity was analyzed with

the body modal and stiffness as constraints and minimizing weight of car-body as objective. The

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关于汽车车身NVH性能的优化设计

作者：刘殿坤 谭淼

来源：《科技探索》2013年第05期

摘要：本文以车身结构为研究对象，指出了它在整车NVH开发设计流程中的位置，并简述了车身结构的激励源，分别采用了有限元法和试验法对其模态进行了分析，并结合这两种方法完成了车身的结构优化，提高了整车的NVH性能。

关键词：车身 NVH 有限元法 试验法 结构优化

中图分类号：TH 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）05-0365-02

前言

车辆的NVH是指在车辆工作条件下乘客感受到的噪声（noise）、振动（vibration）和声振粗糙度（harshness），是衡量汽车质量的一个综合性指标。车身作为汽车四大系统之一，可直接地将振动噪声传递给乘客，其结构性能的好坏，直接影响整车的NVH性能。因此，车身结构的各项性能参数在研发阶段必须得到严格的控制，例如车身结构模态。

1 车身结构在整车NVH开发设计流程中的定位

车身结构在整车NVH开发设计流程中的定位简单描述见图1。

2 车身结构的振动

结构NVH问题涉及的主要因素有：

1）输入载荷，如发动机燃烧压力、轮胎不平衡、不规则路面等；

2）载荷传递路径上对车身的共振，如悬架的跳动模态、排气系统结构模态、传动系统和后桥模态等；

3）车身结构共振对输入载荷的放大作用；

4）声学模态的共振对车身板件运动的放大作用。

减少NVH问题最简单的办法就是避免输入载荷频率和结构模态频率接近，可以利用频率分布表完成这一工作。如果这种情况不可避免，应尽可能减少激振力的大小或者是改变模态振型的形状。通常影响NVH问题的车身模态对车身结构的影响有一定的范围，整体模态影响到整个车身结构，而局部模态只会影响到局部的区域。 龙源期刊网

Ｖｏ１　１５　Ｎｏ　３　２ｏｏ２—０９　机械研究与应用　ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ＆ＡＰＰＵＣ　ⅡＯＮ　第１５卷第３期　２００２年９月　

ＮＪ６４００白车身结构动力学分析及优化设计　

张学荣　

（江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江２１２０１３）　

摘要：利用有限元分析的方法对轿车白车身结构进行了动力学分析，通过改变车身结构情况分析计算，研究了车身　结构与其固有频率和振动的关系，即进行有限元模型的灵敏度分析，最后对模型进行了优化设计。　关键词：白车身：动力学；灵敏度；优化；分析　中图分类号－Ｕ４６３．８２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００７—４４１４（２００２）０３—００３８—０３　

１概述　

车身是矫车的关键总成，它是驾驶员的工作场　

所，也是容纳乘客和货物的场所。车身应对驾驶员提　供便利的工作环境，对乘员提供舒适的乘坐条件，保　

护它们免受汽车行驶时的振动、噪声、废气的侵袭以　

及外界恶劣气候的影响，并能保证完好无损地运载货　

物且装载方便。从结构上讲，它的构造决定了整车的　

造型，更重要的是，它的力学特性能直接决定整车的　动力学特性（尤其对承载式车身）。　

２有限元模型的建立　

本文作者采用大型造型软件ＰＲＯ／Ｅ建立车身的　

细化实体模型，在建模过程中采用了适当的简化措　

施　，主要有：　①略去功能件和非承载件；②对截面形状作适当　的简化；③对于一些结构上的孔、台阶、凹槽、翻边在　

截面形状等效的基础上尽量简化，对截面特性影响不　大的特征予以忽略；④对两个靠得很近但并不重合的　

交叉连接点简化为一个节点处理。　然后通过与有限元分析软件ＡＮＳＹＳ５．７的接口　

转化为有限元内的模型。通过前处理定义单元类型、　

实常数、材料性能后，对模型进行网格划分，将整个白　车身离散为１４８４８个节点，１５５４４个单元（采用三节点　

和四节点壳单元、梁单元）。车身模型及有限元模型　

如图１、图２所示。　

图１车身模型　图２有限元模型　

３模态分析　

探讨汽车副车架强度模态分析及结构优化

摘要：随着社会上经济的发展汽车成为人们出行的必备交通工具，而汽车也在社会上变得越来越普及。现在就以轿车的副车架为研究的对象，在很多的软件当中建立起来的模型模拟，然后对这些结构进行新型的分析，在进行分析的过程中采取的方法主要就是对强度和自由度进行的分析，在进行分析之后，得出的结果也说明了，汽车的副车架本身的强度是符合要求的，并且汽车的副车架跟发动机之间是有一定的联系，针对这样的问题也有相应的解决方法进行解决。

关键词：汽车的副车架的结构；强度化分析；拓扑结构优化

前言：随着人们经济水平的提高，人们对于吃、穿、住、用、行等方面的要求也在不断的提高，随着科技的发展和技术水平的进步，大多数人对汽车的品牌、汽车的舒适度和安全性能还有一系列有关车方面的要求也变得越来越高，而在这其中汽车舒适度和安全性能这两个方面是相互影响、相互制约的，汽车的副车架是现在大部分汽车底盘的最主要的承载件，使用的越来越普及，因为它在使用的过程中比较的频繁，所以应该具有较好的强度和动态特性。目前，世界上的很多人认为，在使用频率作为优化目标进行优化的过程中进行了很多方面的研究，而且在研究的过程中取得了很多的成果。在相关的书籍中曾经有过记载，在选择使用轻型车车架的频率来当作拓扑结构优化的主要目标，在这当中进行多部拓扑结构进行优化以此来得到副车架横梁的最佳的拓扑结构。还有在相关的书籍中记载里，在对汽车的副车架进行频率的拓扑结构的优化时，根据所得到的密度的图纸进行相关数据方面的分析，他的分析出来的计算的结果和实验的数值的数据一致，使得本来应该拥有的频率得到应有的优化，这样也就让更多的人们对汽车的副车架有了更多的了解。

一、汽车的副车架在有限模型方面的建立

汽车的副车架在制作的过程中采用的原材料的形成过程是非常复杂的，在汽车的副车架和车架之间，应用四个轴向竖直的橡胶衬套相互连接在一起，纵臂上下摆臂，以及其他的后悬架零部件安装在汽车的副车架上。