汽车车身关键安装点静刚度分析及评价指标

汽车车身静刚度自动化测试系统试验研究智淑亚;高素美;凌秀军【摘要】汽车车身刚度是评价设计可靠性和整车安全性的重要指标.建立了车身静刚度自动化测试系统,以某型轿车为例,基于车身静刚度计算理论,研究车身扭转和弯曲刚度实时检测试验.试验与仿真结果表明,该测试系统不仅可实现全自动化测试,且测试精度高,测试方法和结果可为实现车身轻量化提供一定的参考.【期刊名称】《金陵科技学院学报》【年(卷),期】2016(032)004【总页数】5页(P33-37)【关键词】车身;静刚度;扭转刚度;弯曲刚度;自动化【作者】智淑亚;高素美;凌秀军【作者单位】金陵科技学院机电工程学院,江苏南京211169;金陵科技学院机电工程学院,江苏南京211169;金陵科技学院机电工程学院,江苏南京211169【正文语种】中文【中图分类】U467现代轿车为满足轻量化要求，大多采用承载式车身结构。

承载式车身几乎承载着汽车全部载荷，因此车身应具有足够的刚度。

车身刚度是评价设计可靠性和整车安全性的重要指标。

刚度试验是验证、评价车身刚度的主要途径，而试验数据精度则直接影响车身轻量化程度，如何提高其精度是当前汽车行业研究的重要课题。

本文以长安福特(承载式轿车)为例，采用现代计算机检测与控制技术对车身静刚度进行自动化测试，以为实现车身轻量化提供参考依据。

车身静刚度包括扭转刚度和弯曲刚度。

扭转刚度表示车身在凸凹不平路面上行驶时抵抗斜对称扭转变形的能力，车身结构的扭转刚度为单位扭转角所受的力，其计算模型如图1所示。

扭转刚度计算式为：扭转角计算式为：式中K—扭转刚度/(Nmm·rad-1)；T—作用在车身上的扭矩/Nmm；θ—轴间相对扭转角/(°)；ΔR—右侧纵梁(或门槛梁)测点的挠度/mm；ΔL—左侧纵梁(或门槛梁)测点的挠度/mm；S—同一截面两测试点间的距离/mm。

通过简支梁偏置加载模型将考察转角转化为考察垂向位移，计算模型如图2所示[1]。

车身关键安装点静刚度分析及评价指标1范围本标准规定了牛身关键安装点静刚度分析条件.建模方海I•况加载、数据处理及评价指标本标准适用丁本公司系列车型.2分析条件2.1分忻软件包括，a)前处1 更软件Hypcrmcshxb)解算软件Nastranrc)启处理软件Hy^crvi cw A2 2依抿附录A中农A 1规定要提供输入数据包插ta)口午身、玻瑙及开闭件泊模：b)口车身、玻璃、开闭件质址及材制等相关信息。

3建模方法按匚吐崖模耍求及规范对口车身辿:行建模Ja)单元尺寸控制在10左右；b)网格质圮控制标准’1)Jacobian>0.6；2)45<quad<lS5t3)30<tria<120：4)WarpingVlS5)aspect ratio<5i6)trianglcs<l(Wi t.4工况加载4.1对车身施加釣束务件，釣束过程为：a)斥戏式车身在前后减徹;B支座安装点釣束二个方向的平动口由度，如图1所示:b)非用鼓式车身在车身恳遥安装点釣束三个方向的平动白由度，如图2所示。

4.2对乍身俺加载荷.如用3所示.垂K 丁•关镶安装孔平面施加3U0 N 的載陥安装孔农面釣束囱积 视安装孔嫖栓垫片直徑而定.无撷栓的安装点如屐置点视接融面积大小而定C1233图1垠裁式车身约東位直图2罪承载式车身约束彳立直图3关犍安装点加我方式4.3涉及分析的所冇乍身关健安装点，见衷一表1车身关键安装点明细表5数据处理安装点静两度值按公式(L)进行计算：4F/S (1)式屮2/ —安装点静刚由，单住为牛顶毎理米5畑小：F——戦仏单位为牛(切r$——交装点位锹单红厘米<!mi> ■6评价指标艾键安装点静刚度评价原则为；G不低T标杆乍水平*b)不低T•数据阵中网级别车型平均水平,附录A（规范性附录）CAE分析数据输入淸单CAE分析数据输入清单編出G»/Qc-€Y-€AE-VD-04 识别号:SJSR-CAE■车型代号一口xX。

车身静强度车身总成强度可用动态或静态试验方法加以考核。

动态强度试验主要包括实车碰撞、摆垂冲击、整车坠落及实车翻滚等试验，可以真实地再现实际使用状态，但试验难度大，试验成本高，所以在车身开发初期以较低成本用静态试验来初步评价车体的强度性能。

CAE静态分析，即用有限元法分析白车身的刚度、强度，包括结构、连接点、重要部位、焊点等；动态分析，即用有限元法分析白车身的模态，给出振动和噪声状况；碰撞分析，即用专用软件模拟撞车时的车身状态；空气空力学方面知识：汽车风阻的五个组成部分车身造型设计是一门很大的学问，其中重要的内容就是风阻问题。

平常说的风阻大都是指汽车的外部与气流作用产生的阻力。

实际上，流经汽车内部的气流也对汽车的行驶构成阻力。

研究表明，作用在汽车上的阻力是由5个部分组成的。

一、外型阻力，指汽车前部的正压力和车身后部的负压力之差形成的阻力，约占整个空气阻力的58%；二、干扰阻力，指汽车表面突出的零件，如保险杠、后视镜、前牌照、排水槽、底盘传动机构等引起气流互相干扰产生的阻力，约占整个空气阻力的14%；三、内部阻力，指汽车内部通风气流、冷却发动机的气流等造成的阻力，约占整个空气阻力的12%；四、由高速行驶产生的升力所造成的阻力，约占整个空气阻力的7%；五、空气相对车身流动的摩擦力，约占整个空气阻力的9%；针对第一、二种阻力，轿车车身应该尽量设计成流线型，横向截面面积不要太大，车身各部分用适当的圆弧过渡，尽量减少突出车身的附件，前脸、发动机舱盖、前挡风玻璃适当向后倾斜，后窗、后顶盖的长度、倾角的设计要适当。

此外，还可以在适当的位置安装导流板或扰流板。

通过研究汽车外部的气流规律，不仅可以设计出更加合理的车身结构，还可以巧妙地引导气流，适当利用局部气流的冲刷作用减少车身上的尘土沉积。

针对第四种阻力，要设法降低行驶中的升力，包括使弦线前低后高，底版尾部适当上翘，安装导流板和扰流板等措施。

一部分外部气流被引进汽车内部，可能会在一定程度上减少了外部气流对汽车的阻力，但气流在流经内部气道时也产生的摩擦、旋涡损失。

轿车的车身刚度试验及分析轿车的车身刚度试验及分析概述轿车的车身刚度是指车身在受力作用下抵抗变形的能力，是衡量车身结构强度的一个重要指标。

车身刚度对车辆的操控性、舒适性和安全性都有着直接影响。

因此，轿车制造商在设计和制造车身时必须对其刚度进行测试和分析。

试验方法车身刚度试验分为静态试验和动态试验。

静态试验包括车身弯曲试验和扭曲试验，动态试验则是通过避免道路上潜在的障碍和突变调节车辆的姿态，并将车辆行驶在各种平整和不平整的路况条件下，如低速、高速、清水、崎岖路等进行试验。

其中，常用的方法有激光扫描仪、测量仪器和应变计等科学仪器。

分析结果根据试验结果，我们可以计算出车身的弯曲刚度、扭转刚度和侧倾刚度等指标。

弯曲刚度是夹在两个正轮轮盘之间的载重下，车身产生一定程度弯曲的物理学指标。

扭曲刚度则是通过两侧的倒角曲柄产生等量反转扭矩来计算，而侧倾刚度是在悬架系统中施压的条件下测定的。

根据试验结果和分析，我们可以看出科学和实用的车身刚度设计是非常重要的。

车身刚度越高，车辆的操控性越好、越稳定，乘坐舒适性也更好。

然而，过分追求车身的刚度也可能存在弊端，可能引起车身扭转刚度不足、悬架系统压缩不够、制动站的弹性过大等问题。

总结综合以上论述可知，轿车的车身刚度是汽车制造商必须重视的重要指标之一。

通过科学的试验和分析，可以得出精确的车身刚度数值，帮助生产商选择合适的材料和生产工艺，确保车身结构的强度和稳定性，提高整车的性能和品质。

因此，车身刚度试验及分析不仅是轿车生产过程中必不可少的环节之一，同时也是促进轿车品质，降低车辆维修成本的有效方式。

引言随着汽车工业的不断发展和进步，车身刚度的重要性越来越被人们所关注。

车身刚度对于汽车完整性和安全性都有着至关重要的影响。

因此，汽车制造商在制造汽车过程中，必须要进行车身刚度试验和分析，以确保车身结构的强度和稳定性，提高汽车的品质和性能，保证车辆的安全性。

试验方法车身刚度试验包括静态试验和动态试验两种方式。