王爱华-白车身扭转刚度对整车操控性能的影响
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白车身扭转刚度分析及优化翁洋张伟(上海汽车集团股份有限公司技术中心,上海,200804)摘要:白车身结构是否具备合理的静态扭转和弯曲刚度对于提升整车的结构耐久和NVH性能是至关重要的。
不同的车型,刚度的目标值也不同。
车身结构的刚度值可以通过试验或者有限元分析得到,使用有限元方法来模拟白车身刚度试验,通过试验结果来验证有限元分析的正确性。
BIW Torsion Stiffness Analysis & OptimizationAbstract:Adequate static torsion stiffness of BIW is essential for better overall durability and NVH performance. Stiffness targets vary for different vehicles. The stiffness can be evaluated experimentally and analytically. The FE results can be used to correlate CAE to testing data.引言在小型乘用车设计开发中,对车身结构设计进行有限元分析计算是有效缩短产品开发周期、节约产品开发及实验费用、提高产品可靠性的重要技术手段。
因此车身的扭转和弯曲刚度作为衡量车身设计的一项重要条件,对其进行准确的分析计算成为设计开发中的一项不可缺少的重要内容。
为了和白车身刚度试验结果对比,分析中所需的零件需要和试验一致。
可以通过优化软件进行DOE分析,并根据分析结果调整对产品性能起主要作用的参数进行优化设计。
建立有限元模型本文所涉及的有限元模型采用Hypermesh进行前处理。
网格模型由Quard4、Tria3单元以及相应的焊接单元构成,并且单元质量符合指定的建模标准。
模型结构如图所示白车身结构网格模型边界条件后减震塔约束3个方向的自由度,前横梁中心约束5个方向的自由度。
10.16638/ki.1671-7988.2019.17.066基于拓扑优化的白车身扭转刚度性能设计李铁柱,华睿,黄维(安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥230601)摘要:车身扭转刚度对整车操纵稳定性和NVH性能具有重要的影响,是车身设计的重点和难点。
文章针对某车型白车身的扭转刚度性能提升设计,通过采用局部结构拓扑优化的方法,有效识别了提升性能的局部拓扑优化结构,以最少的重量增加实现性能最大化设计,并制作了实际加强方案,白车身仿真分析验证了方案的有效性。
关键字:拓扑优化;白车身;扭转刚度;轻量化中图分类号:U467.1 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2019)17-180-03Torsional Stiffness Performance Design of Body-in-White Based onTopology OptimizationLi Tiezhu, Hua Rui, Huang Wei( Anhui Jianghuai Automotive Group Co. Ltd, Anhui Hefei 230601 )Abstract:Torsion stiffness of the body structure has an important impact on vehicle handling stability and NVH performance, and is the focus and difficulty of body design. In this paper, the torsional stiffness performance improvement design of a body-in-white of a vehicle model is studied. The topology optimization method is used for the local body structure design. The structure of the improving performance is effectively identified, and the performance maximization design is realized with the least weight increase, and the actual reinforcement scheme is produced. The simulation analysis of the body-in-white verifies the effectiveness of the scheme.Keywords: Topology Optimization; Body In White; Torsion Stiffness; LightweightCLC NO.: U467.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)17-180-031 引言汽车行业竞争日益加剧,消费者对汽车的安全性、NVH、操纵驾驶性和疲劳耐久性也越来越重视。
10.16638/ki.1671-7988.2019.13.030基于白车身扭转刚度的板厚灵敏度分析田佩,华睿(安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥230601)摘要:文章主要介绍了一种白车身扭转刚度的板厚灵敏度分析的方法,用于分析白车身扭转刚度工况下整体扭转角相对零件单位厚度质量的变化量,即计算设计变量△d相对零件单位厚度质量△m的变化量,称为扭转角相对灵敏度,通过对相对灵敏度结果进行排序,结合实际工程约束条件,为提升扭转刚度性能或轻量化设计提供较合理的厚度分配方案。
关键词:白车身刚度;CAE;厚度灵敏度中图分类号:U463.82 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2019)13-85-03Thickness Sensitivity Analysis Based on Torsional Stiffness of BIWTian Pei, Hua Rui(Anhui Jianghuai Automotive Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)Abstract:The paper mainly introduces a thickness sensitivity analysis method for the torsional stiffness of BIW, which is used to analyze the variation of the vehicle torsional angle relative to the unit thickness mass of parts under the condition of the torsional stiffness of BIW, that is, the design variable △d is calculated, and the change amount relative to the unit thickness mass △m of the part is called the torsion angle relative response, by sorting the relative response results and combining the actual engineering constraints, a more reasonable thickness distribution scheme is provided for improving torsional stiffness performance or lightweight design.Keywords: Stiffness of BIW; CAE; Thickness sensitivityCLC NO.: U463.82 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)13-85-03引言白车身的刚度是整车设计的一个重要指标,它决定了车辆在外力作用下抵抗变形的能力。
轿车白车身扭转静刚度试验平台约束方案设计与开发邓承浩,范子杰,桂良进(清华大学汽车节能与安全国家重点实验室,北京 100084)摘 要:为了确保轿车满足安全性和舒适性方面的要求,在车型研发期需要对白车身扭转静刚度进行测试。
测试白车身扭转静刚度时,应首先约束白车身,再模拟真实驾驶环境施加外载荷。
约束方案的选择非常重要,应保证在对白车身施加外载荷时,约束装置不会对白车身的变形造成影响。
通过分析理论约束模型,提出一种理想的约束方案,最后通过有限元方法进行分析,验证了此约束方案的合理性。
关键词:白车身;扭转静刚度;约束模型;有限元方法中图分类号:U467.3 文献标志码:A 文章编号:1002-4956(2012)01-0068-03Design and development of constraint model for abody-in-white car’s stiffness testing deviceDeng Chenghao,Fan Zijie,Gui Liangjin(State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy,Tsinghua University,Beijing 100084,China)Abstract:Car’s torsion stiffness coefficient of body-in-white needs to be tested in development period,whichhas a direct bearing on car’s safety and comfort.When testing torsion stiffness coefficient,car’s body struc-ture is constrained and external force is loaded on it in order to simulate the real driving environment.The con-straint model could not effect body structure’s deformation when external force is loaded.An optimal con-straint model is designed by analyzing the ideal model,which can be verified thought FEM.Key words:body-in-white;structure stiffness;constraint model;FEM收稿日期:2011-03-18 修改日期:2011-07-22作者简介:邓承浩(1986—),男,四川南溪,学士,研究方向:汽车结构分析与测试E-mail:051867@tongji.edu.cn通信作者:范子杰(1958—),男,内蒙古土左旗,博士,教授,研究方向:汽车结构CAE与多目标优化. 轿车白车身扭转静刚度是衡量整车力学性能的重要参数之一,白车身对整车的扭转刚度贡献值超过60%[1]。
白车身扭转刚度分析方法对比-顺便谈谈蔚来ES81概述在上一篇文章《白车身弯曲刚度分析方法对比》中,我们介绍了白车身弯曲刚度分析方法,在这一篇文章中我们将接着介绍扭转刚度分析方法。
因为同属车身刚度分析,所以本文重复了上一篇的少部分文字。
好在两篇文章都是本人所作,并不涉嫌抄袭。
白车身刚度是整车设计的一个重要指标,它决定了车辆在外力作用下抵抗变形的能力。
白车身刚度与整车多项性能均有关联,例如耐久性能、碰撞安全性能、操稳性能和NVH性能等。
通常我们主要关注两个车身刚度指标,即弯曲刚度和扭转刚度。
当前的主流设计趋势就是在控制成本和重量的前提下,尽量将车身弯扭刚度提升。
对于乘用车而言,白车身的扭转刚度相比弯曲刚度更值得关注。
白车身的失效形式以扭转疲劳为主,当扭转刚度不足时,车身在外力作用下将发生较大的扭转变形,反复加载后局部薄弱点就可能疲劳破坏。
如果车身扭转刚度不足,行驶时车身变形较大,可能导致整车各部件之间发生摩擦异响;尤其是背门框和侧门框会产生较大的洞口变形量,影响车辆动态密封性能。
白车身扭转刚度对整车操稳性能也有明显影响。
白车身扭转刚度还是白车身轻量化程度的重要表征。
国际上流行的一个重要的车身设计指标—轻量化系数,就是根据白车身扭转刚度、白车身质量、轴距和轮距计算得到的。
相比白车身弯曲刚度分析方法,扭转刚度分析方法还不算特别混乱,但也存在很多不一致的地方。
本文将对国内汽车业内常用的几种白车身扭转刚度分析方案作对比分析。
在本文的末尾,还将对最近热度非凡的蔚来ES8白车身扭转刚度数值进行简单的点评。
2有限元模型对比虽然名称叫白车身扭转刚度分析,但所用的白车身有限元模型并不一定是传统意义的BIW模型。
有些主机厂所分析的模型是BIW,有些则是BIW加风挡玻璃也就是所谓的BIP模型。
对于电动车而言,分析模型还可能是BIW+电池包,或者BIP玻璃+电池包。
其中BIP模型使用的最为广泛。
上面所提到的BIW,指的是焊接或者铆接车身的本体部分,不包括四门两盖、仪表板支撑横梁、翼子板等部件以及粘在车身的玻璃。
抗扭刚度对摩托车车架操控性能的影响摩托车作为一种高速交通工具,其操控性能一直是摩托车制造商和车主们关注的重要问题。
而抗扭刚度作为摩托车车架的一个重要参数,对于摩托车的操控性能有着显著的影响。
本文将从抗扭刚度的定义、影响因素以及对摩托车车架操控性能的影响等方面进行探讨。
首先,我们来看一下抗扭刚度的定义。
抗扭刚度是指在扭转力作用下,材料产生抵抗扭转变形的能力。
摩托车车架作为承载车辆重量和提供稳定性的关键部件,其抗扭刚度的大小直接影响到车辆的稳定性和操控性能。
抗扭刚度主要由车架的材料、结构设计及制造工艺等因素决定。
首先,材料的选择对抗扭刚度有着重要影响。
一般来说,高强度、高刚度的材料能够提高车架的抗扭刚度。
钢材是目前常用的摩托车车架材料,其具有较高的强度和刚度,能够满足大部分摩托车的抗扭刚度要求。
此外,铝合金车架由于其较小的密度和良好的强度特性,在一些高性能摩托车上得到广泛应用。
其次,车架结构设计也是影响抗扭刚度的重要因素。
合理的结构设计能够提高车架的抗扭刚度,从而提升摩托车的操控性能。
一般来说,采用闭合型结构设计的车架能够提供更好的抗扭刚度。
例如,双横梁结构车架和整体式车架都能够在一定程度上提高抗扭刚度。
此外,制造工艺也会对抗扭刚度产生影响。
精细的焊接工艺和材料处理能够提高车架的抗扭刚度。
同时,合理的焊接布局也能够增加车架的扭转刚度,进一步提升摩托车的操控性能。
抗扭刚度对摩托车车架的操控性能有着显著的影响。
首先,较高的抗扭刚度可以提高车架的稳定性。
在弯道行驶时,摩托车受到侧向力的作用,抗扭刚度较高的车架能够有效抵抗扭转力,保持车身的稳定,提高行驶安全性。
其次,抗扭刚度也能够影响摩托车的操纵性能。
高抗扭刚度的车架能够提供更好的操纵感觉和反馈,使得车手能够更准确地掌控车辆。
此外,抗扭刚度也会影响车辆的转向稳定性和悬挂系统的工作效果,进一步影响车辆的操纵性能。
然而,抗扭刚度并不是越高越好。
过高的抗扭刚度可能会导致车架过硬,削弱车架的吸震能力,增加对乘坐者的颠簸感。
基于灵敏度方法的白车身扭转刚度提升研究王小留【摘要】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.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(044)009【总页数】4页(P40-43)【关键词】扭转刚度;材料厚度;灵敏度分析【作者】王小留【作者单位】上海汽车集团股份有限公司乘用车公司技术中心,上海 201804【正文语种】中文【中图分类】U467.1前言随着汽车的发展,汽车已经不仅仅是一个代步工具,人们对汽车的性能以及安全舒适性提出越来越高的要求。
白车身扭转刚度是整车刚度的基础,其对整车的 NVH 性能,碰撞安全性能都有着直接的关系。
整车刚度不足,会导致整车的模态频率偏低,从而会导致汽车在行驶过程中容易因外界的低频激励引起共振,产生大幅度的振动与噪音。
整车刚度不足也会导致汽车在行驶过程中产生大的变形,所以提升白车身扭转刚度对整车性能具有重要意义。
白车身扭转刚度的高低主要受车身结构、型腔断面和材料厚度的影响。
一般情况下,优先通过优化车身结构和型腔断面来提升白车身扭转刚度。
而往往车身结构和型腔断面受造型风格,人机布置等限制,有时某些车型在造型风格和人机布置上会严重限制车身结构形式和型腔断面的大小,这些车型往往在优化完车身结构和型腔断面的情况下,白车身扭转刚度往往难以满足整车的性能要求,这时需要通过采用新材料新工艺或通过合理增加材料厚度的方式来提升白车身扭转刚度,本文主要介绍后者,即通过重量灵敏度分析的方法,合理分配和改变材料料厚来高效提升白车身扭转刚度。
1 白车身扭转刚度仿真方法白车身扭转刚度仿真方法是通过约束白车身的后端,下图1所示,在白车身前端的减震塔处施加扭转载荷进行评估。
车身扭转刚度对载货汽车操纵性,稳定性的影响
草原浴次;林莺
【期刊名称】《江苏交通科技》
【年(卷),期】1991(000)006
【总页数】7页(P32-38)
【作者】草原浴次;林莺
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】U461.6
【相关文献】
1.车身轻量化系数在重型载货汽车车身开发中的应用
2.越野汽车悬架车架及车身扭转刚度匹配的研究
3.提高微型汽车白车身扭转刚度的研究
4.中型载货车车身扭转刚度对车辆侧翻特性的影响
5.车身C环对车身扭转刚度性能的影响研究
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中型载货车车身扭转刚度对车辆侧翻特性的影响Shun'ichi Hasegawa;Yuhjikusahara;YoshitoWatanabe【摘要】因为较小的轮距和车辆质心高度的比值,较长的轴距和较大的惯性距,控制货车车辆侧翻操纵稳定性是最重要的特性.而较长的轴距,造成车身扭转刚度降低.因此,要研究其对车辆侧翻特性的影响.我们进行了对中型载货汽车的仿真分析和试验,用改变车辆参数研究车辆的频率响应特性.结果表明,车身扭转刚度降低,增大前倾角的稳态增量,不影响车辆运动的侧滑和侧翻特性.因此,即使车身扭转刚度不可避免地较低,采用增大前悬架的侧倾刚度,减小前倾角,可保持合适的车辆操纵稳定性.【期刊名称】《传动技术》【年(卷),期】2016(030)003【总页数】7页(P33-39)【关键词】车身扭转刚度;纵梁;中型载荷汽车;前侧倾角;操纵稳定性【作者】Shun'ichi Hasegawa;Yuhjikusahara;YoshitoWatanabe【作者单位】Yuhji Kusahara Yashito Watanaba Nissan Diesel Motor Co.Ltd 【正文语种】中文【中图分类】U467.1+9车辆操纵稳定性对货车工程师们是很重要的,有时对于货车的纵梁要采用高拉伸强度钢减小其厚度,以降低车辆的重量。
但是较薄的纵梁降低了车身的扭转刚度。
因此,作者们要阐明车身扭转刚度的降低对车辆操纵稳定性的影响。
货车的操纵稳定性与轿车有以下几点不同:(1) 轮距对质心高度比值较小,结果使侧倾角较大。
从而货车的操纵稳定性具有临界的最大侧倾角,车辆与其翻倒不如侧滑或空转。
(2) 轴距本身较长,造成扭转刚度较小,因而车身前部和车身后部逐步完成侧翻。
(3) 惯性矩大。
因此,车辆侧翻的重要特性是控制货车操纵稳定性。
在(参考文献1,2和3)已经研究了货车的侧翻特性。
但其中对货车侧翻运动的频率响应却研究甚少。