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车架和车身连接缓冲垫总成
1. 车架和车身连接缓冲垫II总成通过六角头法兰螺栓和平垫圈组合件、二层铁垫圈III、螺母紧固。
其中六角头法兰螺栓和平垫圈组合件、二层铁垫圈III需在车身钣金过孔穿入，垫片直径76mm，车身钣金过孔直径40mm，垫片无法安装，且垫片与车身钣金贴合面是曲面，无法贴合；螺栓自带平垫直径为38mm，车身钣金过孔直径40mm，综合零部件加工及焊接误差，螺栓存在无法装配的风险
对策：1.标准件是六角头法兰螺栓和平垫圈组合件，建议取消二层铁垫圈III，车身钣金过孔尺寸至少44mm，保证螺栓的正常装配。
2. 车架和车身连接缓冲垫II总成通过螺栓、螺母配合。
员工紧固螺母时，需要另一个人使用工具固定螺栓，两个人的配合作业降低生产节拍且操作不便
对策：建议参考车架和车身连接缓冲垫I总成（图一）或车架和车身连接缓冲垫Ⅲ总成（图二）调整车身钣金和螺栓结构，或采用其它形式，防止紧固螺母的过程中，螺栓出现转动。
3. 车架和车身连接缓冲垫I、II、Ⅲ总成均需铁垫圈，单侧6个铁垫圈为6种不同的型号。
员工装配时，易出现错装现象
对策：建议将所有铁垫圈的结构统一。
提高白车身模态的措施《提高白车身模态的措施》嘿，朋友，今天咱们就来唠唠提高白车身模态都有哪些措施。
这白车身模态啊，就像是汽车身体的一种特性，模态越高呢，汽车在行驶过程中就越不容易产生共振之类的问题，开起来也就更稳当、更舒服，噪音也会更小。
那咱们怎么提高它呢？一、优化结构设计首先啊，这结构设计就像盖房子打地基一样重要。
为啥要优化结构设计呢？因为合理的结构能让力更好地传递和分散，就像一群人干活，如果分工明确、路线清晰，那效率肯定高。
在具体操作上呢，咱们得从整体布局出发。
比如说，增加一些加强梁。
这加强梁就像房子里的柱子，能给车身增加支撑力。
咱们可以在车身容易变形或者受力比较大的地方，像车门和车身连接的部位、底盘的关键位置等，巧妙地加上这些加强梁。
那加的时候也有讲究，不能乱加，得根据车身的力学分析来确定位置和形状。
比如说，要顺着车身主要受力的方向来设计加强梁的走向，这样才能最大限度地发挥它的作用。
预期效果呢，就是让车身整体的刚度得到明显提升，就像给一个软绵绵的身体穿上了一层硬铠甲，白车身的模态自然就提高了。
还有啊，优化车身的形状也是个不错的办法。
咱们尽量让车身的形状更规整，减少那些奇奇怪怪的凸起或者凹陷。
你想啊，一个表面光滑的物体和一个坑坑洼洼的物体，哪个在风中或者受力的时候更稳定呢？肯定是光滑的那个。
所以把车身形状设计得更简洁流畅，能够减少空气阻力对车身的干扰，同时也能让力在车身上的传递更顺畅，从而提高模态。
二、选用合适的材料这材料就像做饭的食材一样，好的食材才能做出美味的菜肴。
在提高白车身模态这件事上，选择合适的材料至关重要。
为啥要重视材料呢？因为不同的材料有不同的力学性能。
比如说，高强度钢就比普通钢材更硬更结实。
如果咱们用高强度钢来制造车身的关键部位，那这个部位就能承受更大的力而不容易变形。
就像一个大力士和一个普通人，在扛东西的时候，大力士肯定更厉害。
具体操作起来呢，咱们要对车身不同部位进行分析。
轿车白车身刚度定性仿真与梁截面优化汽车工业近年来经历了高速发展的阶段,大量事实表明,CAE技术在汽车开发中应用得越早,就越能节约成本,缩短开发周期。
同时,现代轿车大多采用承载式车身,白车身刚度对于轿车的静动力学性能显得尤为重要。
因而在新产品设计的初期阶段,对白车身多种结构设计方案的刚度快速比较分析,进而确定白车身概念设计方案,对缩短白车身开发时间具有重要意义。
本文探讨了在概念设计阶段对轿车白车身刚度这一重要性能指标进行CAE仿真及梁截面优化的方法。
并在此基础上,介绍了自主研发的基于UG NX平台的概念阶段车身刚度仿真。
本文首先研究了一种参数化白车身线框几何模型的构建方法,基于此线框模型以及梁截面库的建立,快速建立白车身刚度计算有限元模型,实现概念设计阶段白车身刚度评价。
随后计算了某车型白车身简化模型与详细设计模型的弯曲刚度和扭转刚度,计算结果表明两者弯曲刚度和扭转刚度值相差均在10%以内,验证了概念设计阶段仿真模型的合理性和有效性。
接下来,本文针对白车身中的主要组成结构,薄壁梁单元的截面形状优化技术进行了系统研究。
通过对截面形状控制方法的研究,选择比例向量法对截面进行优化控制。
同时,由于梁截面参与车身刚度计算时,主要是梁截面的特征参数,本文基于响应面方法,推导了梁截面特征参数计算公式。
然后以某型车为对象,并在灵敏度分析的基础上,对车身梁截面进行了形状优化,并根据优化结果确定最佳的梁截面形状。
计算结果表明,车身质量下降3.8%,弯曲与扭转刚度分别提高了3.89%、7.12%,实现在概念设计阶段的对梁截面的初次优化设计,优化结果表明,该方法能够在概念设计阶段为设计者提供有效的设计参考,缩短设计周期、提高设计质量。
本文最后,介绍了自主研发的基于UG NX平台的概念设计阶段白车身刚度仿真系统。
阐述了在该系统开发过程中涉及到的参数化和模块化两大关键技术以及基于C++开发语言的程序实现方法。
同时,对仿真系统的功能和操作方法进行了介绍。
白车身及车身骨架结构设计要求白车身总体结构1.1 概述白车身通常指已经焊装好但尚未喷漆的白皮车身(Body in white)，即由各种各样的骨架件和板件通过焊接拼装而成的轿车车身。
本章内容主要针对车身骨架进行描述，不包括车身覆盖件。
1.1.1 车身作用主要是为驾驶员提供便利的工作条件，为乘员提供安全、舒适的乘坐环境，隔绝振动和噪声，不受外界恶劣气候的影响。
车身应保证汽车具有合理的外部形状，在汽车行驶时能有效地引导周围的气流，以减少空气阻力和燃料消耗；此外，车身还应有助于提高汽车行驶稳定性和改善发动机的冷却条件，并保证车身内部良好的通风。
同时车身也是一件精致的艺术品，给人以美感享受，反映现代风貌、民族传统以及独特的企业形象。
1.1.2 车身类型车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式(或称全承载式)三种。
1.1.2.1 非承载式非承载式车身的特点是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接，如图1-1；在此种情况下，安装在车架上的车身对车架的加固作用不大，汽车车身仅承载本身的重力、它所装载的人和货物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力与空气阻力；而车架则承受发动机及底盘各部件的重力；这些部件工作时，一直承受着支架传递的力以及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传递来的力(最后一项对车架或车身影响最大)；这种结构型式一般用在货车、专用汽车及部分高级轿车上。
图1-1 非承载式车身1.1.2.2 半承载式半承载式车身的特点是车身与车架或用用螺钉连接，或用铆接、焊接等方法刚性地连接,如图1-2。
在此种情况下，汽车车身除了承受上述各项载荷外，还在一定程度上有助于加固车架，分担车架的部分载荷。
半承载式是一种过渡型的结构，车身下部仍保留有车架，不过它的强度和刚度要低于非承载式的车架，一般将它称之为底架。
它之所以被命名为半承载式是出于以下考虑：让车身也分担部分载荷，以此来减轻车架的自重力。
这种结构型式主要体现在大客车上。
基于梁截面几何特性参数的白车身结构优化设计赵永宏;陈东;袁焕泉;耿富荣;熊志华;汪芳胜【摘要】文章建立了基于梁截面几何特性参数的参数化车身概念模型,提出车身刚度相关性系数对梁与壳单元转换产生的精度误差进行修正.同时,引入Kuhn-Tucker 约束条件,以梁的质量最小值为目标函数,车身弯曲、扭转刚度目标值为约束函数,输出最优的梁截面几何特性参数结果,进而确定截面形状及其几何尺寸.另外,对各车身梁结构的性能贡献度进行了分析,在满足车身扭转、弯曲刚度性能目标的基础上,对参考车型结构进行优化,使得车身减重36.4kg,减轻率为11.9％.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2018(000)024【总页数】5页(P135-139)【关键词】车身;参数优化;性能;梁结构【作者】赵永宏;陈东;袁焕泉;耿富荣;熊志华;汪芳胜【作者单位】广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州511434;广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院,广东广州511434【正文语种】中文【中图分类】U462在车身概念设计阶段，有针对性地控制车身结构力学性能（刚度、模态等），可以极大程度地提高设计的可靠性、缩短车身开发周期[1-2]。
作为主要的承载构件，车身结构中梁的占比最大，其结构设计的合理与否更是直接影响着车身后续阶段的开发进程[3-4]。
因此，在车身概念设计中，基于车身性能目标的定义，梁的结构优化显得尤为重要。
关于车身概念设计阶段梁结构的优化设计研究层出不穷，涌现了多种优化模型和设计方法。
Nishigaki等人开发了First Order Analysis系统，用于简化车身梁、接头结构的性能优化分析[5-6]。
汽车白车身铝合金应用策略和结构设计简析近年来，汽车行业对于轻量化材料的需求越来越高，白车身铝合金作为一种重要的轻量化材料被广泛应用于汽车制造中。
本文将从应用策略和结构设计两个方面对汽车白车身铝合金进行简析。
一、应用策略1. 轻量化需求推动白车身铝合金应用随着环保意识的增强和燃油效率的要求，汽车制造商对于汽车整车重量的控制越来越严格。
白车身铝合金因其轻质高强度的特点成为了替代传统钢材的理想材料。
通过使用白车身铝合金，可以降低车身重量，提高车辆的燃油经济性和操控性能，满足消费者对于节能环保的需求。
2. 不同车型应用策略的差异白车身铝合金的应用策略在不同车型之间存在差异。
一般来说，高端豪华车型更倾向于采用白车身铝合金，因为其制造成本较高，但可以提供更好的操控性能和燃油经济性。
而中低档车型则更多采用钢材，以降低制造成本。
然而，随着白车身铝合金生产工艺的不断改进和成本的降低，中低档车型也逐渐开始采用白车身铝合金，以提升整车性能和节能环保指标。
二、结构设计1. 材料选择与强度设计在白车身铝合金的结构设计中，首先需要根据车辆的使用场景和预期的性能要求选择合适的铝合金材料。
不同的铝合金材料具有不同的强度和韧性特点，需要根据车身结构的受力情况进行合理的选择。
同时，还需要进行强度设计，确保白车身铝合金在正常使用过程中具有足够的强度和刚度，以保证车辆的安全性和稳定性。
2. 结构设计优化白车身铝合金的结构设计需要考虑到多个因素，包括强度、刚度、疲劳寿命、安全性等。
通过优化设计，可以在保证结构强度的前提下，尽可能减少材料的使用量，实现车身的轻量化。
例如，可以采用蜂窝结构、梁柱结构等设计方法，提高结构的刚度和强度。
此外，还可以通过应用高强度铝合金和复合材料等新材料，进一步减轻车身重量。
3. 制造工艺和连接技术白车身铝合金的制造工艺和连接技术对于车身结构的性能和质量至关重要。
制造工艺包括板料成形、焊接、涂装等过程，需要保证每个环节的精准控制，以确保车身结构的精度和表面质量。
译文-汽车设计概念阶段白车身接头与梁式结构优化的简化模型号：毕业设计(论文)外文翻译（译文）题目：新型微型拖拉机外观及主要部件结构设计院（系）：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：指导教师：职称：副教授题目类型：☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发2010年5月23日汽车设计概念阶段白车身接头与梁式结构优化的简化模型摘要本文提出了一种替代汽车模型构造中的梁式结构与节点的工程方法。
其最终目的是为设计人员在创建一个汽车零部件概念模型提供一种有效方法。
在汽车设计的早期，利用NVH优化方法对白车身进行优化设计。
所提出的方法是基于简化梁与节点建模方法，其中涉及到梁构件截面几何分析和接点的静态分析。
第一个分析旨在确定梁中心节点和计算的等效梁属性。
第二个分析目的在于通过静压下的复杂有限单元模型，建立由有三个或以上的梁构件通过的接点的简化模型。
为了验证所提出的方法，列举由简化模型取代梁式结构和汽车车身上部区域的接头的工业研究个案，两种静态载荷分别作用于原始模型和简化模型上并比较了两种模型的全车扭矩刚度和弯矩刚度，所采用的比较方法与OEM公司使用的标准是相同的。
也对两种模型的全局频率与模态震型方面做了动态性能分析比较。
在高度竞争的市场中，设计工程师面临着的挑战就是遵从复杂且有可能相互矛盾的设计标准开发新产品。
在汽车产业领域，为完善汽车的各项功能性，如安全，降低噪音和振动，注重环保等任务，使越来越多的困难，由推出新产品或更新现有模式。
为了使复杂的设计标准与降低上市时间相适应，就需要将计算机辅助工程（CAE）设计方法用于汽车设计的早期阶段。
近来，为了使汽车设计人员在汽车功能已经确定、但详细的几何数据还不明确的概念阶段利用CAE进行设计，研究人员花费了不少精力。
其目的是要改善初始CAD设计，从而缩短了设计周期。
在NVH和碰撞安全性的预测领域，研究人员已经提出很多概念建模方法。
它们可以分为三类：基于前任有限元模型方法，零开始方法，并行计算机辅助方法。
白车身接附点动刚度优化设计白车身接附点动刚度优化设计随着车辆制造技术的不断发展，汽车的安全性能、舒适性能以及使用寿命等方面的要求越来越高，白车身的接附点动刚度优化设计成为了一项非常重要的工作。
接附点动刚度是指车辆受力后在车身车轮接触点产生的位移值与施加的受力的比值，通常也叫做车辆的高速稳定性。
以下介绍一些常见的白车身接附点动刚度优化设计方法。
1、轻质化设计将白车身轻量化是提高接附点动刚度的一种有效方法。
在设计过程中，可以采用高强度钢材、铝合金、碳纤维等轻量化材料来替换传统材料。
轻质化设计不仅可以减少车身重量，提高燃油经济性，而且可以提高车身的接附点动刚度。
2、前后轴重分配设计这是一种有效的设计方法，通过将车辆的前后轴荷载比例调整，使得车辆在行驶时的重心更加稳定，同时减小了车辆的滚动摆动。
前后轴重分配设计需要将引擎舱、乘员室等设备布置合理，实现前后轴重量分配的最佳状态，从而使车辆的接附点动刚度得到优化。
3、悬挂系统设计悬挂系统是车辆接收路面振动的关键部件，同时也是影响车辆接附点动刚度的重要因素。
在设计悬挂系统时，可以通过合理选择弹簧、避震器的硬度和减震器参数来优化车辆的接附点动刚度。
合理设计的悬挂系统可以使车辆在行驶时获得更好的稳定性。
4、结构优化设计通过优化白车身各组成部分的结构设计，有效地提高车辆的接附点动刚度。
例如，在车辆的底盘结构设计中，合理设计受力部位的加强筋和连接结构，可以有效地提高接附点动刚度。
另外，在车辆前后桥结构优化设计中，可以通过增加连接点的数量和降低连接点之间的距离等措施来提高接附点动刚度。
总之，白车身接附点动刚度是汽车制造中非常重要的一项指标，对于提高车辆的安全性能和使用寿命都有非常重要的意义。
通过合理运用以上设计方法，对白车身接附点动刚度进行优化设计，可以为汽车的制造企业提供更加优质的汽车产品，同时满足消费者不断提高的需求。
除了以上介绍的一些常见的白车身接附点动刚度优化设计方法，还有一些其他的设计方法可以帮助优化车辆的稳定性和运行平稳性。
2024年第2期47白车身骨架模态研究与结构优化设计马保林，熊辉，张略（奇瑞汽车股份有限公司，芜湖 241000）摘 要：为了提高某承载式车身骨架的模态，解决其在汽车行驶过程中与外界激励频率重合产生共振和异响，改善白车身骨架的NVH性能，对某轿车白车身进行研究并对关键零部件进行了结构优化设计，并进行有限元分析验证。
根据有限元分析及实车验证，这些结构优化方案对改善车身模态频率具有良好的效果，为其他车型提供设计参考。
关键词：模态分析，结构优化，白车身，有限元分析中图分类号：U463.8 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2024）02-0047-05Research on the BIW Modal and Optimization Design of theStructuralMA Bao-lin, XIONG Hui, ZHANG Lue (Chery Automobile Co., Ltd., WuHu 241000, China)Abstract: In order to improve the mode of a load-bearing body frame, solve the resonance and abnormal noise caused by its overlap with the external excitation frequency during the driving process of the car, and improve the NVH performance of the BIW skeleton, the BIW of a car was studied, and the structural optimization design of key components was carried out, and the finite element analysis was carried out to verify it. According to the finite element analysis and actual vehicle verification, these structural optimization schemes have a good effect on improving the modal frequency of the body, and provide design reference for other models.Key Words: Modal Analysis; Structural Optimization; Body-In-White; Finite Element Analysisdoi:10.3969/j.issn.1005-2550.2024.02.008 收稿日期：2024-01-021 前言随着我国汽车行业的飞速发展，乘员对于汽车振动噪声品质的要求不断提高。
2018年11月临床记录,提取潜在有用的信息。
首先,在审查后确定了一些限制有大量数据可用的出版物医疗管理。
涉及数据研究治理的主要是医疗保健治理。
更详细的数据研究治理组件可以成为未来的研究课题。
大数据有助于医疗保健的发展和管理,并将医疗保健行业提升到新的水平。
我们希望本研究将有益于从事医疗保健的学者,从业者,研究人员管理医疗领域,并保证医者和患者之间的利益协调,促进医疗事业安全有效发展。
参考文献[1]张振.医疗大数据及其面临的机遇与挑战.医学信息学,2014,06.[2]罗旭.医疗大数据研究现状及其临床应用.医学信息学,2015,05.[3]俞国培.医疗健康大数据的种类、性质及有关问题.医学信息学,2014,06.[4]邹北骥.大数据分析及其在医疗领域中的应用.计算机教育,2014,04.[5]周雪晴.信息化建设中医疗大数据现状.中华医学图书情报,2015,11.[6]颜延.医疗健康大数据研究综述.科技信息化技术与应用,2014,11.[7]代涛.健康医疗大数据发展应用的思考.医学信息学杂志,2016,02.[8]周光华.医疗卫生领域大数据应用探讨.中国卫生信息管理杂志,2013,08.[9]李静.个体化医疗和大数据时代的机遇和挑战.医学与哲学(A),2014,01.[10]马灿.国内外医疗大数据资源共享比较研究.情报资料工作,2016,05.收稿日期：2018-10-19轿车白车身梁截面和接头结构的优化设计王洪宇（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州511434）【摘要】白车身梁截面设计和接头结构设计是轿车概念设计阶段的重点内容，对轿车白车身刚度有直接影响。
本文首先对轿车概念设计中的车身结构设计进行介绍，进而分别探讨轿车白车身梁截面、接头结构的设计和优化策略，主要采取矩阵模拟、有限元模型分析、解耦方法等。
【关键词】轿车白车身；梁截面；接头结构【中图分类号】U463.82【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2018）11-0261-02前言在汽车工业领域的快速发展下,市场竞争越来越激烈,新车型、新产品不断涌现。
在轿车概念设计阶段,不仅要充分考虑轿车的结构刚度和动承载力,还要通过采用合理的设计方法,缩短新车型开发周期,从而在市场上占据竞争优势。
其中,车身是轿车产品中更新速度最快的部分,对整车生产能力有重要影响,良好的车身造型和结构性能,可以帮助轿车迅速占领市场,获得消费者青睐。
对轿车白车身的重点设计内容进行研究,有利于促进其设计水平的提升。
1轿车概念设计之车身结构设计在轿车产品设计中经常提到的概念设计是指在确定任务要求后,通过模拟产品功能结构,分析其作用原理和结构组合方式,确定完成设计任务的有效途径,并得出具体的解决方案。
因此,在轿车概念设计阶段,首先要明确设计要求,从而得到合理的框架式解决方案。
轿车车身是由白车身、开闭件、内外饰件等部分组成的,白车身属于基本框架,承载着大多数的轿车荷载,对整车刚度贡献度较高。
因此,在轿车设计过程中,白车身往往也是成本投入最多的部分,其设计合理性,影响着整车舒适度、稳定性和安全性。
白车身是由梁件、板件、接头三部分组成的,相比之下,梁和接头结构的设计是白车身设计的重点。
在对白车身梁截面进行设计时,需要满足车身自重、刚度、应力分布、闭合性等各方面的要求。
在接头结构设计时,则要充分考虑弯曲刚度、扭转刚度、动态特性等方面的影响。
针对其设计的复杂性,一般在轿车概念设计阶段,需要采用力学特征分析和建模分析方法,确保白车身梁截面设计、接头结构设计的合理性。
轿车车身设计基本流程如图1所示。
2轿车白车身梁截面设计及优化2.1梁截面提取及处理不同车型设计中的梁截面参数存在一定差异,需要对车型进行分类,统一标注出梁的位置,然后通过编号或名称,实现梁结构查询。
梁截面的主要属性包括几何特性与力学特性两方面,其中几何特性包括硬点坐标、面积、线厚等,力学特性则根据几何特性计算确定,包括惯性矩、扭转常数等。
在梁截面数据库中可采取两种办法从HyperMesh提取梁截面线:①通过建立共法线平面,根据梁截面的投影确定其边界特征,但工作量较大。
②用与梁截面平行的平面切割梁,其切口轮廓即梁截面线,为简化操作,可选择第二种方法进行提取。
在梁截面提取过程中,应充分考虑梁截面材料性质、板厚及结构尺寸等方面的问题,并对梁截面线进行简化,在保证其几何与力学特性不变的前提下,通过简化,减少设计优化时需要考虑的变量。
梁结构主要采用薄钢板材料,在提取过程中,需要实际测量结构尺寸,并根据情况进行简化,比如对梁的力学性能无显著影响的小倒角、凹槽等,可以忽略。
得到简化的梁截面线后,可以建立梁截面数据库模型或使用Excel表格,存储截面信息,方便后续设计过程的调取和使用[1]。
2.2白车身性能分析方法轿车车身是一个复杂振动系统,在外界振动影响下,会与车身固有频率重合,产生共振,容易对车身零部件造成损害,图1轿车车身结构设计基本流程图论述2612018年11月进而产生密封性下降、紧固件脱落等问题。
可采用模态分析方法对其基础性能进行分析,包括固有频率分析、振型分析等,从而为其他动力学分析提供基础。
从目前轿车车身设计的实际情况来看,一般采用有限元法进行模态分析,可以掌握车身结构刚度等指标,发现设计中存在的缺陷,并对其作出有效优化。
白车身自由模态分析无需添加约束和负载,主要是确定车身固有频率和振型。
在设计过程中,应考虑轿车在行使时可能受到的多种外界激励,包括路面、发动机系统、车轮不平衡产生的激励等。
进而确保车身结构低阶频率可以避开这些外界激励的频率段。
比如路面激励一般在1~3Hz,会对车身低频振动产生较大影响。
车轮不平衡产生的激励一般在11Hz左右,车轮受路面不平整影响产生的激励主要取决于行驶速度,国内轿车时速一般在150km/h以下,其激振频率一般小于21Hz。
在设计过程中,要求白车身固有频率要错开可能引发共振频率的3Hz以上[2]。
2.3梁截面优化方法目前关于轿车白车身梁截面的设计优化方法有许多种,包括比例缩放法、极坐标法、比例向量法和矩阵模拟法等。
本次研究主要介绍梁截面的矩形模拟优化方法。
由于车身是由钣金件经过冲压形成的,梁截面形状一般较为复杂,需要对其进行简化修整。
用规则的矩形截面替代原始界面形状,并保证两者的力学特征参数相同,可以有效简化设计过程,并得出可行的优化方案。
具体要求替代矩形界面的惯性矩、弯扭常数、截面面积等保持不变。
采用这种优化方法,可以极大的减少设计变量,而且等效形状简单,有利于降低优化过程中的分析。
在具体的优化过程中,首先应构建参数化的白车身有限元模型,主要是将不能直接进行计算的截面力学属性进行参数化。
然后明确优化问题,采用数学模型描述设计变量在约束条件下应取得的最优效果,主要步骤包括定义变量、确定目标函数、建立约束方程等。
最后利用HyperMesh等软件中自带的求解器,得出梁截面优化计算结果[3]。
3轿车白车身接头结构设计及优化3.1接头结构有限元模型接头结构是白车身中的重要承载结构,具体是指两个以上承载构建的相互接合部位,包括梁与梁、梁与柱的接合部位等,从而形成完整的车身框架。
一般采取焊接连接方式,比如在电弧焊接形式下,采用MIG钎焊方法,使用带镀层的板材,一般为镀锌板,在母材还未熔化前连接,可以做到焊缝无腐蚀,连接强度较高。
在对其接头力学性能进行分析时,可采取两种有限元模型提取方法,一种是在白车身的几何模型中进行截取,这种方法建立的有限元模型可保证接头完整性,但附属性等后续工作较为繁琐。
第二种方法是从白车身的详细有限元模型中进行直接提取,属性、焊点等可直接结成原模型,模型构建过程较为简单,建议采用第二种模型。
但在第二种有限元模型提取方法的应用下,由于可能出现截面边界不整齐的情况,需要主义以下问题:①保证模型的完整性,包含所需尺寸结构内的特性结构参数;②包含部分接头承载件,但尺寸要适中,避免影响接头刚度测量值;③还原接头载荷与约束条件,保证模型变形和车身变形的平顺过渡;④包含部分相连的板件,比如B柱上接头的部分顶棚和下接头的部分底板。
3.2接头单元解耦构建完接头结构有限元模型后,可对其刚度进行计算。
接头刚度主要受接头弯曲刚度、扭转刚度的影响,可通过施加单位力矩,研究X、Y、Z三个方向的角位移,确定其力学特征。
此时需要对接头单元进行解耦,通过有限元分析计算可知,接头各分支部分存在刚度耦合关系,每个分支较位移矩阵都是角对称矩阵,可将其分解为主对角阵与特征向量矩阵,具体可参考矩阵正交变换法,对接头刚度进行解耦。
解耦后可以得出接头单元力学特性,在分支施加单位力矩时,角位移矩阵代表该接头分支柔度矩阵,进而可以通过计算确定其刚度值。
3.3接头结构优化措施在对车身接头结构进行优化前,首先介绍其重要的工具和理论基础。
本次轿车白车身接头结构优化主要采用Hyper⁃Mesh中的HyperMorph网格变形模块,该模块支持以多种交互方式改变网格形状,可利用其创建变量卡片和移动卡片,并将修改完成的网格设置为形状扰动,与形状优化变量关联起来。
网格变形则通过Morphing实现,可通过移动控制柄,改变域的形状。
对接头结构进行优化主要以形状优化理论为基础,通过改变模型形状参数,达到调节力学性能的目的。
一般分为两种方式:①利用函数描述结构边界,并附加一些自由变化参数,作为形状优化设计变量。
②通过边界控制点的调整进行形状优化,即修改网格节点位置。
以B柱上接头的优化为例,在确定车身外型后,不宜对外板和内板进行优化,主要是对其上边梁内的了两个加强板进行优化。
首先创建形状变量,指定网格变形区域,然后设置控制柄,操控网格变形。
然后利用Morph工具创建形状变量,改变控制柄位置对域进行调整,并将变形网格保存起来。
考虑到网格变形过大会导致质量下降,产生与周围板件相干涉等后果,还需要设置变形上下限值。
最后在优化过程中,利用软件内自带的求解器进行计算,确定最佳的接头结构优化方案。
采取这种设计优化方法,不仅可以增强接头结构的扭转刚度,对整车抗扭性能也有重要的提升作用。
而且优化过程较为简单,可有效提升车身设计效率。
4结束语综上所述,轿车白车身的梁截面和接头结构优化对整车性能有重要影响,通过采取先进的设计优化工具及方法,可以快速找出原设计方案中存在的不足,并在有限元模型中对其作出改进和计算,最终得到最优化的白车身设计方案,帮助轿车产品提升市场竞争力。
参考文献[1]梁伟强.轿车白车身梁截面和接头结构研究[D].重庆大学,2016.[2]孔敏,郭永进,刘波.轿车白车身概念设计阶段梁截面优化设计[J].机械设计与研究,2010,26(06):120~123.[3]孔敏.轿车白车身刚度定性仿真与梁截面优化[D].上海交通大学, 2010.收稿日期：2018-10-25作者简介：王洪宇(1990-),男,硕士,主要从事车身结构设计工作。
