HyperMesh白车身结构强度分析报告

白车身强度分析报告1. 引言白车身是指汽车的主体骨架部分，它承受着车辆的重量和各种外部力的作用。

白车身的强度是保证车辆在运行过程中能够承受各种力和压力而不发生变形或破裂的重要指标。

本文将对白车身的强度进行分析，以提供有关白车身设计和改进的参考。

2. 强度分析方法为了分析白车身的强度，我们可以采用有限元分析（FEA）方法。

有限元分析是一种工程设计和分析的常用方法，通过将结构细分为有限数量的元素，利用数值计算方法对每个元素进行分析，从而得出整个结构的行为。

以下是强度分析的步骤：2.1 几何建模首先，需要建立一个准确的白车身的几何模型。

可以利用计算机辅助设计（CAD）软件或三维扫描技术获得车身的三维模型。

2.2 材料属性定义每种材料都有其特定的力学性质，如弹性模量、屈服强度和断裂韧性等。

在分析中，需要将这些材料属性定义在模型中。

2.3 边界条件设定在分析中，需要考虑车身受到的各种外部力和约束条件。

这些外部力可以是来自引擎、悬挂系统或碰撞等。

同时，还需要考虑车身的支撑条件和连接点的约束。

2.4 网格划分为了对车身进行数值计算，需要将其细分为有限数量的元素。

这些元素可以是三角形、四边形或六边形等。

网格划分的密度和精度对分析结果的准确性有很大影响。

2.5 载荷施加在分析中，需要根据实际情况施加各种载荷，如静载荷、动载荷和碰撞载荷等。

这些载荷将作用于车身结构上，并导致应力和变形的产生。

2.6 求解和结果分析经过以上步骤的准备，可以使用有限元软件对车身进行数值计算。

通过求解有限元方程，可以得到车身在不同载荷下的应力和变形分布。

然后，可以对分析结果进行评估和比较，以了解车身的强度和刚度。

3. 强度改进措施根据强度分析结果，可以提出一些改进措施来增强白车身的强度和刚度。

以下是一些常见的改进措施：3.1 材料优化选择具有更高强度和刚度的材料，如高强度钢或铝合金，可以显著提高白车身的整体强度。

3.2 结构优化通过对车身结构进行优化设计，可以减少材料的使用量，同时提高整体的强度。

编号白车身结构强度分析报告编制：日期：校对：日期：审核：日期：批准：日期：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。

本报告采用有限元方法对Q11白车身分别进行了满载、1g制动、0.8g转弯、右前轮抬高150mm、左后轮抬高150mm、右前轮左后轮同时抬高150mm,6种工况的强度分析，观察整车受力状况，找出高应力区，考察其零部件的强度是否满足要求，定性地评价Q11白车身的结构设计，并提出相应建议。

2.使用软件说明本次分析采用HyperMesh作前处理，Altair optistruct求解。

HyperMesh是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能；Altair Optistruct是一个综和隐式和显示求解器与一体的大规模有限元计算软件，几乎所有的线性和非线性问题都可以通过其进行求解。

通过Altair Optistruct可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的内存分配技术，具有很高的计算精度和效率。

3.模型建立对车身设计部门提供的Q11白车身CAD模型进行有限单元离散，CAD模型以及有限元模型如图3.1所示。

白车身所有零部件均采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模拟，少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要，网格描述见表3.1。

图3.1Q11白车身CAD以及有限元模型表3.1网格描述单元类型四边形单元三角形单元单元数目46970015543三角形单元比例 3.4%焊接模拟Rbe单元及实体单元涂胶模拟实体单元单元质量良好强度分析模型质量按整车满载质量计算，其中的白车身附加质量（见表3.2）用质量点单元CONM2单元模拟。

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。

本报告采用有限元方法对Q11白车身分别进行了满载、1g制动、0.8g转弯、右前轮抬高150mm、左后轮抬高150mm、右前轮左后轮同时抬高150mm,6种工况的强度分析，观察整车受力状况，找出高应力区，考察其零部件的强度是否满足要求，定性地评价Q11白车身的结构设计，并提出相应建议。

2.使用软件说明本次分析采用HyperMesh作前处理，Altair optistruct求解。

HyperMesh是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能；Altair Optistruct是一个综和隐式和显示求解器与一体的大规模有限元计算软件，几乎所有的线性和非线性问题都可以通过其进行求解。

通过Altair Optistruct可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的存分配技术，具有很高的计算精度和效率。

3.模型建立对车身设计部门提供的Q11白车身CAD模型进行有限单元离散，CAD模型以及有限元模型如图3.1所示。

白车身所有零部件均采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳图3.1 Q11白车身CAD以及有限元模型单元类型四边形单元三角形单元单元数目46970015543三角形单元比例 3.4%焊接模拟Rbe单元及实体单元涂胶模拟实体单元单元质量良好强度分析模型质量按整车满载质量计算，其中的白车身附加质量（见表 3.2）用质量点单元CONM2单元模拟。

发动机和变速箱、油箱、备胎、冷凝器、前门总成、滑移门总成、后背门总成、发动机罩总成、前排座椅及乘员等使用RBE刚性单元加载到相应总成的安装处。

HyperWorks在白车身刚度建模对标分析中的应用作者：瞿晓彬戴轶1 引言现代轿车车身大多数采用全承载式结构，承载式车身几乎承载了轿车使用过程中的所有载荷，主要包括扭转、弯曲等载荷，在这些载荷的作用下，轿车车身的刚度特性则尤显重要。

车身刚度不合理，将直接影响轿车的可靠性、安全性、NVH性能等关键性指标，白车身的弯曲刚度和扭转刚度分析是整车开发设计过程中必不可少的环节。

本文通过和试验方案对比，提出了用于刚度分析的有限元模型前处理方法，通过将计算结果和试验结果对比，证明了前处理方法的合理性。

2 白车身结构刚度分析的前处理2.1 白车身结构的有限元建模根据企业内部标准，首先利用HyperMesh对白车身各部件进行网格划分，得到白车身的有限元模型，如图1所示。

该模型主要由四节点和三节点的壳单元构成，焊点采用ACM方式，部分结构涂胶采用胶粘单元模拟。

该模型共有438145个节点，432051个单元。

图1 白车身结构有限元模型2.2 边界条件与载荷的处理在白车身扭转刚度试验中，后轴固定夹具通过球铰作用于后减震塔上。

前轴扭转夹具通过球铰作用于前减震塔处，此处球铰的作用是为了保证载荷作用在垂直方向上，在试验过程中，该机构在y方向会产生微小的位移。

同时，前轴扭转夹具对车身前部起到了支撑作用，扭转刚度试验如图2所示。

故有限元模型中，扭转工况的边界条件为：后减震塔约束X，Y，Z，3个方向的自由度，前减震塔约束X方向的自由度。

扭转工况的载荷施加在前减震塔中心点上，在垂向施加大小相等方向相反的载荷。

载荷的大小通过公式F=M/L求得，其中M为试验要求的扭矩值，L为左右减震塔中心之间的距离。

在线性分析中，施加扭矩的大小和最后计算得到的刚度值无关，但是为了和试验中测点的位移作对比，分析中施加的扭矩大小应该和试验的相同，故分析中施加的扭矩为4080Nm，如图3所示。

图2 扭转刚度试验装置图图3 扭转工况示意图弯曲刚度试验中，固定夹具通过球铰作用于前后减震塔上，试验过程中前部机构在X方向会产生微小的位移，故有限元模型中，弯曲工况的边界条件为：前减震塔约束Y,Z 2个方向的自由度，后减震塔约束X，Y，Z，3个方向的自由度。

白车身结构强度分析报告项目名称:编制：日期:校对：日期:审核：日期:批准：日期:XX汽车有限公司2013年04月错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签 错误! 未定义书签目录1. 分析目的 ..2. 使用软件说明3. 模型建立 .. 4 边界条件 ... 5. 分析结果 .. 6. 结 论 .....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。

本报告采用有限元方法对**白车身分别进行了满载、1g制动、转弯、右前轮抬高150mm左后轮抬高150mm 右前轮左后轮同时抬高150mm,6中工况的强度分析，观察整车受力状况，找出高应力区，考察其零部件的强度是否满足要求，定性地评价**白车身的结构设计，并提出相应建议。

2.使用软件说明本次分析采用HyperMesh作前处理，Altair optistruct 求解。

HyperMesh是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种CA环口CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能；Altair Optistruct 是一个综和隐式和显示求解器与一体的大规模有限元计算软件，几乎所有的线性和非线性问题都可以通过其进行求解。

通过Altair Optistruct 可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的内存分配技术，具有很高的计算精度和效率。

3.模型建立对车身设计部门提供的**白车身CAD模型进行有限单元离散，CAD模型以及有限元模型如图所示。

白车身所有零部件均采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模拟，少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要，网格描述见表。

图**白车身CAD以及有限元模型强度分析模型质量按整车满载质量计算，其中的白车身附加质量（见表）用质量点单元CONM单元模拟。

基于HyperWorks的某电动汽车TB车身强度分析金常忠兰占龙重庆长安汽车股份有限公司北京研究院，北京 102209摘要：车身强度是汽车开发过程中重要性能指标之一。

以某电动汽车车身强度分析为例，使用HyperWorks软件，建立trim body有限元模型。

采用多体动力学载荷分解获取车身5种典型工况下底盘接附点处力和力矩，进行强度分析，并对风险区域进行优化，有效避免了局部开裂风险，为车身零部件开发提供参考。

关键词：HyperWorks；trim body；有限元法；车身强度Trim Body Strength Analysis for Electric Car Based onHyperWorksJin Changzhong Lan ZhanlongBeijing Changan Auto R＆D Center, Changan Automobile Co，Ltd. Beijing 102209 Abstract: Body strength is an important performance target during vehicle development. Taking an electric vehicle body strength analysis as an example, using HyperWorks software, the trim body finite element model was established. Forces and moments of chassis joints under 5 kinds of typical load conditions were obtained by multi body dynamic load divide, which were used to strength analysis. Strength risk regions were found and optimized, which can effectively avoid body crack and provide a reference for the development of body parts.Key words: HyperWorks；trim body；finite element method；body strength1引言汽车在复杂道路上行驶，路面冲击载荷通过底盘传递到车身，可能造成车身零部件局部开裂，从而影响汽车的使用功能及安全性能[1]。

2.07×10MPa，泊松比取μ=0.3，密度取ρ=7.83×10Ton/mm。

图1白车身有限元模型1.4白车身连接方式轿车白车身上大约有4000多个的焊点，一般由车身的六大部件焊接成型，包括地板总成、左右侧围、顶盖、下程为：式中：M、C、K分别为系统的质量、阻尼及刚度矩阵；为用物理坐标描述的位移列阵，ẋ（t）为用物理坐标描述将式1）两边通过拉氏变换可得令得其中Z（s）称为阻抗矩阵，代替s进行博氏域处理可得设有一点l，则可得其相应表达式如式（7）其中q r（ω）为阶模态坐标，φl r为测点动系数，N个测点的各阶振动系数组成向量，称为态向量。

由式（8）（9）（10）可得:将式（11）代入式（4）可得:自由振动，F（x）=0，C忽略不计，其运动微分方程可简化为式（13）的解得形式为将式（14）代入式（13）得故该方程有非零解的充要条件是其系数行列式为零，式（16）是特征值问题式的n次代数方程。

1459.09图2白车身第七阶模态振型云图3.2模态结果分析对车身结构的振动影响最大的因素是整车一阶弯曲模态频率与车身结构的整车一阶扭转模态频率，应着重考虑其影响。

因此应保证两者模态频率值至少相差3Hz，以防止一阶扭转模态频率与一阶弯曲模态频率相近或相等而出现耦合现象。

由表2所示，一阶弯曲模态频率与车身一阶扭转模态频率相差大于3Hz，可以防止发生耦合现象，所以设计符合要求。

4结论对某乘用车白车身通过Hyper Mesh软件来建立了车身结构有限元模型，分析了白车身结构模态特性，从而确定了白车身的振型和固有频率，得出了以下结论：①经过分析白车身结构模型一阶模态频率应该大于30Hz，而模态分析中白车身结构的一阶模态频率36.30Hz，设计符合要求。

②经分析白车身车身结构模型，得到一阶弯曲模态频率与一阶扭转模态频率数值相差大于3Hz，可以有效防止图3白车身第八阶模态振型云图图4白车身第九阶模态振型云图图5白车身第十阶模态振型云图图6白车身第十一阶模态振型云图心式旁通滤清器。

XMQ6850AGBEVM城市客车白车身强度仿真分析及优化作者：***来源：《时代汽车》2023年第23期摘要：通過有限元软件对XMQ6850AGBEVM城市客车白车身强度进行仿真分析，根据分析结果有针对性地加强白车身结构，并通过仿真分析验证优化结果。

关键词：白车身强度仿真分析结构验证1 引言白车身是客车整体结构中至关重要的承载构件。

客车的其他配件，如：底盘件、外饰件、内饰件、电气件等，均通过接口安装于白车身[1]。

本文通过有限元软件Hyperworks对XMQ6850AGBEVM城市客车白车身强度进行仿真分析，通过14种典型工况，对白车身进行加载，获取白车身承受应力情况，并基于所得应力情况及分布区域，对白车身结构进行优化，提升白车身强度，减小其所承受应力。

通过本文对于白车身分析及优化，为后续城市客车产品设计提供理论基础。

2 白车身有限元模型建立将XMQ6850AGBEVM城市客车白车身三维数模导入Hyperworks，以建立对应有限元模型[2]。

载荷施加是影响计算结果的关键步骤之一[3]。

根据整备质量及重心参数将白车身相关负载重量施加于对应位置，其中：电池、空调、乘员等用质量点进行模拟，车辆蒙皮、玻璃及其余内、外饰物料用均布质量点进行配重，所建立有限元模型记为XMQ6850AGBEVM_BASE。

根据实车数据，XMQ6850AGBEVM整备质量为9.1吨，在增加乘员质量（23（坐）+49（站））后，满载质量为14吨。

XMQ6850AGBEVM白车身三维数模所建立有限元模型中，对应车身及车架材料定义如下：3 白车身强度分析3.1 载荷描述本文使用Motionview对14种典型工况进行悬架入力提取，将提取的选加入力输入到整车有限元模型中，使用OptiStruct进行分析。

所设定的14种典型极限工况为：（1）1G垂向工况（1G vertical）：指满载状态客车在水平路面正常行驶时，只考虑自身重量对底架结构的影响。