白车身刚度强度试验

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【摘要】Car's torsion stiffness coefficient of body-in-white needs to be tested in development period, which has a direct bearing on car's safety and comfort. When testing torsion stiffness coefficient, car's body structure is constrained and external force is loaded on it in order to simulate the real driving environment. The constraint model could not affect body structure' s deformation when external force is loaded. An optimal constraint model is designed by analyzing the ideal model, which can be verified thought FEM.%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.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2012(029)001【总页数】4页(P68-70,82)【关键词】白车身;扭转静刚度;约束模型;有限元方法【作者】邓承浩;范子杰;桂良进【作者单位】清华大学汽车节能与安全国家重点实验室,北京100084;清华大学汽车节能与安全国家重点实验室,北京100084;清华大学汽车节能与安全国家重点实验室,北京100084【正文语种】中文【中图分类】U467.3Abstract：Car’s torsion stiffness coefficient of body-in-white needs to be tested in development period，which has a direct bearing on car’s safety and comfort.When testing torsion stiffness coefficient，car’s body structure is constrained and external force is loaded on it in order to simulate the real driving environment.The constraint model could not effect body structure’s deformation when external force is loaded.An optimal constraint model is designed by analyzing the ideal model，which can be verified thought FEM.Key words：body-in-white；structure stiffness；constraint model；FEM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］。

白车身及四门两盖静态刚度测试系统设计白车身及四门两盖静态刚度测试系统是用于汽车生产线的质量控制设备之一。

本文将会介绍一个设计该系统的方案。

方案一：定位激光仪系统设计该方案主要是基于激光测量技术，并且利用独立的定位激光器为参考载体，通过车身上测量传感器采集的位置来分析车身四门两盖的静态刚度。

该系统设计需要5个定位激光器来完成对车身和门盖的扫描，并使用测量传感器对车身的高度、宽度及长度进行测量。

同时，传感器在车身上的位置也需要准确的识别，可以通过高精度反射标记来标示。

为了处理测量结果，该系统的数据处理单元需要包括高性能计算机、测量数据软件，以及连续自动化控制器（PLC）等组成部分。

数据处理单元可将4门、两盖以及车身各个自由度的刚度数值进行分析，并可以生成报告以及相关数据图表。

方案二：车架式测试系统设计该方案主要是基于车架式测试，利用单元测试样车在车架上进行翘曲及扭转的测试。

该测试方案使用4个分别对应车辆四个车轮的负载单元，同时还有2个用于测试门的推拉力测力传感器，和2个用于测试前后盖板的传感器。

为了处理测量结果，测试系统的数据处理单元需要包括高性能计算机、测量数据软件，以及连续自动化控制器（PLC）等组成部分。

数据处理单元可将4门、两盖以及车身各个自由度的刚度数值进行分析，并可以生成报告以及相关数据图表。

尽管两个方案的硬件有所不同，但都需要适当的人员培训和维护来确保系统的正常运行。

此外，这些系统也需要完善的安全保护措施，确保测试人员的安全以及车辆的完好无损。

总之，白车身及四门两盖静态刚度测试系统是汽车关键技术之一，它对于保证汽车产品质量具有至关重要的意义。

通过本文提供的两个方案，生产厂家可以结合实际情况，选择合适的技术方案，以达到准确、高效、安全的测试目的。

除了硬件设计以外，白车身及四门两盖静态刚度测试系统的软件也是至关重要的，其需要能够对接相应的硬件设备，并能够准确、高效地采集和处理数据。

同时，软件还需要具备易于操作的特点，以便测试人员能够快速掌握使用方法。

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。

10.16638/ki.1671-7988.2021.09.033轿车白车身弯扭静刚度试验方法研究王多华（重庆车辆检测研究院有限公司，重庆404100）摘要：随着汽车人均保有量的增加，人们对汽车舒适性的要求越来越高，轿车车身刚度是影响整车舒适性的重要指标之一，同时它还影响汽车的安全性能。

在汽车车身开发阶段，各大车企都会测试自己所开发车型的白车身刚度情况。

文章主要分析了白车身弯扭刚度试验结果影响因素以及各试验方法的差异性，为后续的车身开发者提供一点思路与建议。

关键词：白车身；弯扭刚度中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)09-117-03Research on Test Method of Bending Torsional Static Stiffness of Car Body in WhiteWang Duohua（Chongqing Vehicle Test & Research Institute Co., Ltd., Chongqing 404100）Abstract: With the increase of car ownership per capita, people have higher and higher requirements for vehicle comfort. Car body stiffness is one of the important indicators affecting the comfort of the vehicle, and it also affects the safety performance of the car. In the stage of auto body development, all major car companies will test the stiffness of their developed models in BIW. This paper mainly analyzes the influence factors of BIW bending and torsion stiffness test results and the differences of various test methods, and provides some ideas and suggestions for the follow-up body developers.Keywords: BIW; Bending and torsion stiffnessCLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)09-117-031 引言轿车在不平路面行驶或高速行驶时，时刻承受着弯曲、扭转、空气阻力等多方面作用力，若是汽车自身刚度不够，或刚度分布不合理，就很有可能出现车身整体或局部变形过大，严重影响乘员乘坐舒适性和安全性的情况。

轿车白车身模态和静刚度的试验和ＣＡＥ东南（福建）汽车工业有限公司研发中心蔡坚勇宋名洋［摘要］本文介绍利用ＡＩｔａｉｒ／ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件创建某紧凑型轿车白车身有限元模型，运用ＭＳＣ／Ｎａｓｔｒａｎ软件求解白车身结构的固有模态、静态弯曲刚度和扭转刚度。

介绍相关试验方法，并把试验值和ＣＡＥ分析值进行比较。

验证了ＣＡＥ分析模型的有效性，认为该车型车身具有较好的动态特性和静态扭转刚度。

［关键词］白车身；模态；弯曲刚度；扭转刚度当前，ＣＡＥ（计算机辅助工程分析）技术已经成熟，在国外大型汽车企业中得到了广泛应用，在我国一些大型汽车企业为了提升自主研发能力。

已将ＣＡＥ技术应用到新车型研发中，且获得了良好的效果。

本文分别利用试验方法和ＣＡＥ分析方法求解某紧凑型轿车白车身的模态、静态刚度值，并把试验值和ＣＡＥ分析值进行比较，验证了ＣＡＥ分析值的可靠性。

１白车身ＣＡＥ模型创建该车轴距２５ｌＯｍｍ．前轮距ｌ４７２ｍｍ。

后轮距１４６５ｍｍ。

采用Ａｌｔａｉｒ／ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ软件创建白车身ＣＡＥ模型，钣金件用壳单元模拟，共有４４４０３１个，其中三三角形壳单元１４１２４个．占３．２％，单元尺寸５～１５ｍｍ，粘胶和焊点采用实体单元模拟，共５１９５个。

烧焊和螺栓采用刚性单元模拟。

单元质缱符合企业给定标准。

为减少ＣＡＥ建模的工作耸．采用同一个白车身ＣＡＥ模型进行以上所有工况分析。

材料属性南企业提供的参数设置，见表１。

白车身ＣＡＥ模型如图ｌ所示。

表１材料参数图１白车身ＣＡＥ模型２白车身模态试验和ＣＡＥ分析模态分析技术源于２０世纪３０年代提出的将机电进行比拟的机械阻抗技术，是用于对机械系统、土建结构、桥梁等工程结构系统进行分析的现代化方法和手段川。

模态试验是通过试验设备，采集激励点信号和测肇点的响应信号，经过软件分析处理后获得结构固有频率和相应振型。

它可以验证和校核有限元模型的合理性，为后续进行静刚度或其它ＣＡＥ分析提供一个合理的有限元模型。

广告：一、整车碰撞分析教程视频，语音讲解，内容有：1、软件基础操作2、网格划分3、材料属性（主要教大家引用材料硬化曲线）4、整车模型装配（给零件附材料属性，二保焊，点焊，螺栓链接，球铰，柱铰，胶粘）5、接触设置（防止变形过大网格穿透）6、输出设置（布置传感器，检测碰撞过程中力，速度，加速度等信息）7、提交计算（这个过程会遇到很多错误，需要调试，解决错误的能力是需要不断累积的）8后处理（查看变形动画，输出接触力，速度，加速等主要参数，查看乘员仓，踏板入侵，门框变形）。

8、结构、模态分析计算及查看变形应变应力云图。

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1、详细介绍了软件基本操作2、几何处理所用到的命令3、网格优化所用到的命令讲解4、如何模拟缝焊（节点对齐）5、简单实体网格划分6、简单介绍约束和加载7、总结前面命令使用方法讲解很详细，没有基础的也可学会，工作多年所用到网格的命令都讲解清楚了，是大家不可或缺的学习帮手。

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联系本人QQ：2422890367目录1.分析目的 (1)2.使用软件说明 (1)3.模型建立 (1)4 边界条件 (3)5.分析结果 (3)6.结论 (21)1.分析目的白车身结构的静强度不足则会引起构件在使用过程中出现失效。

14310.16638/ki.1671-7988.2021.05.041白车身刚度试验与仿真分析研究徐余平，芦伟，张艳玲，李伟（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）摘 要：在刚度试验台上对某MPV 白车身进行弯曲和扭转刚度试验，并与有限元分析结果进行对比，其结果表明：扭转刚度对比误差为7.56%，弯曲刚度对比误差为1.85%，仿真精度满足要求，可以为进一步的结构分析优化提供基础。

关键词：白车身；静刚度；刚度试验；有限元分析中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2021)05-143-03Research on the Stiffness Test and Simulation Analysis of BIWXu Yuping, Lu Wei, Zhang Yanling, Li Wei( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )Abstract: The bending&torsion stiffness of a MPV white body have been tested on the stiffness test-rig, and compared with FEA analysis, The result indicates the error of bending&torsion stiffness are 7.56% and 1.85%, so the simulation accuracy meets the requirement. The method provides the foundation for further more structure optimization. Keywords: White body; Stiffness; Stiffness test; FEA analysisCLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)05-143-03前言现阶段大多数乘用车采用承载式车身结构。

1.前言随着我国汽车工业的飞速发展,汽车保有量也是逐年上升。

轿车开始走进越来越多的普通家庭,对其安全性、舒适性等方面已成为人们关注的焦点。

车身刚度作为车身结构方面一个不可获缺的参数,汽车生产企业对它的研究已经贯穿于车身结构设计的全过程。

现代轿车大多采用承载式车身结构,几乎承载了轿车使用过程中的各种载荷,主要包括扭转、弯曲、碰撞载荷等。

车身刚度的不合理,将直接影响到轿车的安全性、可靠性、操作稳定性、NVH 性能、燃油经济性等等关键指标。

对于现代轿车车身结构设计而言,可以说,没有车身刚度的分析,就没有成功的现代轿车车身结构设计,也就没有成功的轿车产生。

2.轿车白车身刚度的试验方法介绍国外对轿车车身刚度分析已经比较成熟,国外近几年的文章对轿车的白车身及其组件对整车的刚度的贡献做了分析,其中白车身的贡献达到60%以上[1],详见图1所示。

图1轿车白车身对整车刚度的影响通常情况下,轿车车身的总体刚度是指轿车车身整体刚度,它是轿车在各种典型受载情况下的一种综合性能的反应,不能用一个简单的数值来表示,一般均以沿车身纵向的载荷与变形分布关系表达。

但是为了使用和比较上的方便,也可以在某些假设条件下,求得轿车白车身刚度的特殊表达式[2]。

试验过程中,将轿车的车身按照使用过程中的约束条件和载荷条件进行模拟工况,采用相关试验设备进行测量,根据已知的特殊表达式,得出轿车白车身的刚度值。

2.1白车身扭转刚度的测量白车身未装前后挡风玻璃、四门两盖,通过加力装置在车身前减震器支撑点施加扭矩,约束形式如下图2所示。

图2轿车车身扭转刚度测量约束形式示意图位移传感器布置在车身底部,前、后纵梁以及门槛梁上。

通过垂直的位移传感器,测得各测点的垂直位移量。

经过换算处理后得出所在车身横断面上的扭转角变形量,从而绘制出扭转角变形图。

轿车白车身的扭转刚度是沿车身纵向分布的,为了方便分析,假定轿车白车身是一个具有均匀扭转刚度的杆体,可以得到轿车白车身平均扭转刚度的计算公式:GJ=πM T180φ其中:GJ ———轿车车身扭转刚度(单位:N m 2/rad )M T ———轿车车身的扭转载荷(单位:N m)φ———轿车车身在扭转工况下的前后轴相对扭转角弧度(单位:rad )轿车车身底部两侧的测点绕车身纵向的扭转角,沿车身纵向分布的曲线可以看出扭转刚度沿车身纵向的分布,是评价车身扭转刚度的重要依据。

某SUV白车身刚强度分析及优化作者：唐尹静李志义来源：《中国科技博览》2019年第07期[摘要]在载荷作用下，白车身缺乏刚度会导致物体的大变形，造成密封松动、渗漏和渗水等问题，从而使物体的振动频率较低，容易产生结构共振和声音；白车身强度不足会造成车身件屈服变形，疲劳耐久性能差，影响汽车行驶寿命，最终影响汽车安全机能，因此，汽车的安全性、可靠性和行驶平顺性靠刚度与强度来保障。

本文以某SUV白车身为研究对象，采用有限元分析方法，研究了该白车身的刚度与强度。

[关键词]白车身；刚度；强度；优化中图分类号：TU685 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0092-011车身设计有限元分析法在数学中，有限元元素法是由数学大师阿基米德的逼近法所衍生出，更因此理论发展出了微积分学。

有限元法是一种数值方法用来计算偏微分方程边值问题。

当解决问题时，整个问题区域被分解，每个分区变成一个简单的部分，称为有限元。

采用变分法，最大限度地减小了误差函数，得到了稳定解。

它类似于圆有无线细线连接，从而使连续无限自由问题转化离散有限自由问题。

将连续解分离为一组单元，通过对它们的分析，可以得到真实结构的各种性质，满足工程项目要求。

由于大多数实际问题不能得到准确解，而有限元法具有精度高、效率高、成本低等优点，并且可以适应各种复杂情况，成为工程分析的最常用方法。

2模型创建和模态分析模型是通过主观意识用来塑造结构的对象，具体反映系统的结构性能和特征。

通过几何清理进行模型的创建，利用Hypermesh软件生成有限元模型。

采用有限元法，用Hypermesh软件将白车身钣金件离散为四边形、三角形网格，并对网格质量进行控制，采用Rbe2、Rbe3、Cbeam、Acm、Adhesive等单元模拟螺栓、点焊、缝焊、粘胶，建立合理准确的白车身有限元模型（即进行焊点的处理、模型的简化、模型的调整、单元质量检查）。

在有限元模型能够反映机体实际力学特性的前提下，进行有效的简化。