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摘要汽车工业发展到今天，汽车车身已成为影响其各种性能的最大组成部分之一，特别是轿车车身，它在很大程度上决定了汽车的商品价值和销售市场。
近几十年来，人们对汽车的安全性、舒适性、经济性、可靠性和耐久性的要求越来越高；由于能源的紧缺和激烈的汽车市场竞争，又迫使汽车要实现轻量化并尽可能降低成本，因而引发材料工程与制造业巨大的变化，并促使设计理念和设计方法不断改进。
有限元法是关于连续体的一种离散化的数值计算方法，亦即在力学模型上近似的数值方法，它在车身结构分析中发挥着重要的作用。
本论文利用先进的CAE技术，以某轿车白车身为主要研究对象，在Hyperworks软件下，建立了轿车白车身详细有限元模型，进行白车身自由模态分析、扭转工况和弯曲工况下的白车身刚度分析，以检测白车身是否满足基本的模态刚度要求。
并利用CAE 软件进行白车身钣金件的优化，以达到轻量化的目的，提高白车身的经济性和安全性，满足市场需求。
关键词：白车身模态刚度Hyperworks 优化备注：因要遵循公司保密条约，本论文数据已处理。
Modal and Stiffness Analysis and OPtimizationon Body-in-whiteof Car Based on Finite Element MethodAbstractAutomobile industry development today, the body has become the various properties of the largest part of the car body, in particular, it largely determines the value of the goods and the sale market of automobile. In recent decades, the vehicle safety, comfort, economy, reliability and durability of the increasingly high demand; because of the shortage of energy resources and the car market with intense competition, and forced the car to lighten and reduce costs as much as possible, and thus lead to materials engineering and manufacturing industry tremendous changes, and make the design concept and design method of continuous improvement. The finite element method is a kind of continuum discrete numerical calculation method, the mechanics model to approximate the numerical method,the body-in-whit structure analysis plays an important role.In this paper, the use of advanced CAE technology, to body-in-whit as the main research object, in Hyperworks software, establish the detailed finite element model of body-in-whit, for white body free modal analysis of torsional and bending condition and working condition of BIW stiffness analysis of body-in-whit, to detect whether meet the basic modal stiffness degree requirements. And the use of CAE software for white main body sheet metal parts optimization, has reached the goal of lightening the body-in-whit, improve the economy and safety of, meet market demand.Key words:Body-in-whit Moda Hyperworks Stiffness Optimization目录中文摘要 (Ⅰ)英文摘要. (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2国内外车身CAE技术研究现状 (2)1.3本文的主要内容 (3)第二章有限元法理论 (4)2.1引言 (4)2.2有限单元法和白车身刚度的基本原理 (4)2.2.1有限元和模态分析基本理论 (4)2.2.2白车身扭转刚度基本理论 (5)2.2.3白车身弯曲刚度基本理论 (7)2.2.4白车身门窗开口变形理论 (8)第三章某轿车白车身有限元建模 (9)3.1引言 (9)3.2建模要求 (9)3.2.1网格标准的确定 (9)3.2.2网格质量要求 (9)3.3建模的基本步骤 (10)3.3.1建模原则 (10)3.3.2单元类型的选择 (10)3.3.3连接方式的选择 (10)3.3.4单位制及材料特性 (11)3.2.5模型的装配 (11)第四章轿车白车身模态分析 (13)4.1白车身模态分析的意义 (13)4.2白车身模态分析的基本设置 (13)4.3白车身模态分析结果分析 (13)4.4本章小结. (16)第五章轿车白车身刚度分析 (17)5.1引言 (17)5.2白车身扭转工况分析 (17)5.2.1加载及约束条件 (17)5.2.2白车身扭转刚度结果表达及评价标准 (18)5.2.3轿车白车身扭转刚度数据处理及分析结果 (18)5.3白车身弯曲工况分析 (22)5.3.1加载及约束条件 (22)5.3.2白车身弯曲刚度结果表达及评价标准 (22)5.3.3轿车白车身弯曲刚度数据处理及分析结果 (23)5.4本章小结 (25)第六章轿车白车身优化分析 (26)6.1引言. (26)6.2优化分析的基本原理 (26)6.3优化分析的基本步骤 (27)6.3.1在Hypermesh中完成相关设置 (27)6.3.2提交Nastran完成计算 (28)6.3.3提取灵敏度信息 (28)6.3.4确定优化方案 (28)6.4白车身优化结果分析 (28)第七章结论与展望 (29)7.1本文结论 (29)7.2工作展望. (29)参考文献 (30)致谢 (32)第一章.绪论1.1引言近几年，我国汽车工业快速而稳步发展，打造我国自主品牌、开发核心技术是我国汽车工业的必然选择。
AUTO TIME43FRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨时代汽车 基于CAE 仿真技术的白车身动刚度分析优化吴亚萍1 秦丽萍２ 曾乐彬２1.上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 5450072.湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司 广西柳州市 545007摘 要： 人们对汽车车内噪音舒适性评价越显关注。
车辆的NVH 性能正在成为汽车开发过程中的最重要指标，白车身动刚度作为NVH 性能关键指标之一，具有重要意义。
本文以某车型为研究对象，阐述了白车身动刚度基本分析过程，并选取后悬减震器接附点动刚度为优化对象，通过CAE 仿真技术，识别后悬减震器接附点动刚度不足的主要原因并进行优化，实现了该车身NVH 性能提高。
关键词：NVH 动刚度 模态分析 ODS 诊断1 引言随着车辆普及及国民经济发展，人们对汽车车内噪音舒适性越来越关注。
各车企对汽车的NVH 性能开发也越显重视，NVH 性能成为了汽车市场竞争力的关键因素。
NVH 是指噪音Noise、振动Vibration、舒适性Harshness。
汽车NVH 特性是指在车身振动和噪音的作用下，乘员舒适性主观感受的特征。
它是人体听觉、触觉以及视觉等方面的综合表[1]。
车身分析为整车路噪分析的基础。
车身承受着各子系统结构，以及来自车路面激励及各装置系统的各种载荷激励。
车身结构分析是NVH 性能分析的基石，车身结构对整车性能有着重要影响。
白车身动刚度分析是车身分析的重要指标之一，动刚度性能的好坏体现了汽车系统隔振性能的优劣。
如果车身上关键接附点动刚度不足，容易引起车身结构振动，引起结构声传递大问题。
所以车身关键接附点的动刚度分析显得非常重要。
本文以某车型分析研究为例，阐述了白车身关键接附点动刚度的分析过程。
通过有限元建模，模态分析及模型校对，关键接附点动刚度仿真分析等CAE 仿真技术确定车型动刚度状态，其次针对后悬减震器接附点动刚度不足问题，通过ODS 工作变形分析，应变能分析等手段进行原因分析优化。
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。
0前言为了应对日益突出的能源危机和环境污染，实现可持续发展，轻量化已成为汽车产业的发展方向之一。
由于车身质量占整车质量的40%~50%左右，因此车身是轻量化设计的关键总成[1-2]。
然而，在实际路况中，车身需要承受弯曲、扭转、颠簸、转弯、制动、驱动等各种载荷，因此，车身刚度性能设计的合理与否将直接影响到整车的可靠性、安全性、NVH等多方面性能[3-5]。
所以，如何在保证刚度的基础上实现轻量化是车身设计的重要课题。
此外，传统汽车多为钢制，铝合金因具有质轻、可塑性强、回收好等一系列优良性能而被广泛应用，目前越来越多的汽车采用铝制材料[6-8]。
然而国内铝合金车身的应用尚未成熟，文献中关于铝制汽车方面的研究也相对较少，因此对铝制白车身进行研究具有十分重要的意义。
作为轻量化设计的技术手段之一，灵敏度优化分析广泛应用于汽车概念设计及详细设计阶段[9-11]。
本文以某铝制物流车白车身为研究对象，建立有限元模型，在对初始方案进行刚度分析的基础上，以白车身质量最小为优化目标，以白车身弯曲刚度不低于目标值为约束条件，以白车身料厚为设计变量，得到弯曲刚度对车身料厚的灵敏度，对灵敏度大的车身料厚进行加厚处理，对灵敏度小的车身料厚进行减薄处理，最终得到优化后的车身料厚分布。
1灵敏度优化分析理论灵敏度是设计响应对设计变量的偏导数，反映出设计响应对设计变量变化的敏感程度[12-13]。
对于有限元方程：KU=P（1）式中，K为刚度矩阵；U为单元节点位移矢量；P为单元节点载荷矢量。
两边对设计变量X求偏导数：∂K∂X U+K∂U∂X=∂P∂X（2）则节点位移向量U对设计变量X的偏导数为：∂U∂X=K-1(∂P∂X-∂K∂X U)（3）一般来说，设计响应是位移矢量U的函数：g=Q T U（4）所以设计响应对设计变量的偏导数为：∂g∂X=∂Q T∂X U+Q T∂U∂X（5）由此即可求得目标函数和约束函数对设计变量某铝制物流车白车身刚度灵敏度优化分析杨珊，夏德伟，王雪飞（辽宁忠旺集团有限公司产品设计与应用研究所，北京100102）摘要：以某铝制物流车白车身为研究对象，通过建立有限元模型对其初始方案进行弯曲刚度和扭转刚度分析。
某SUV白车身模态分析及优化设计文章介绍了某SUV车型的白车身模态分析，并针对计算结果对车身结构和布局进行优化，使整车刚度趋于合理。
优化结果显示：优化后结构、刚度更加合理，并且一阶扭转提高了4HZ，车身重量减少1.5KG。
标签：模态分析；结构优化；有限元分析前言现代汽车设计领域，有限元分析得到了广泛的运用。
车身作为汽车的关键总成，其力学特征对整车的动力学特征起关键作用。
车身模态分析则关系到整车刚度、常规震动和车身减重。
实践证明对白车身结构进行有限元分析可以提前发现、避免相关的设计缺陷，及时整改、优化设计。
从而缩短开发周期，节约试验费用。
文章通过对白车身的模态分析对设计进行结构优化，使得车身结构局部模态和整体刚度特征满足模态规划要求。
1 有限元模型有限元分析基本是利用一组离散化单元组集代替连续体机构进行分析，这种单元组集体称结构力学模型。
车身模型建立原则为能反映车身主要力学结构特征和边界约束条件，其次可考虑在保证正确性的基础上对模型进行适当的简化。
模型建立过程需考虑：模型的简化、网络划分、材料属性确定、单元选择及模型的连接与装配。
为此对模型建立进行了如下处理：1.1 模型建立采用了基准尺寸为10mm的QUASD4划分SHELL单元，局部采用了大于3mm的小尺寸划分，在非关键区域几何过度区少量采用了TRIA3单元。
TRIA3单元占总数的比率小于5%。
1.2 孔径6mm～10mm，用方孔代替；孔径大于10mm，保留孔，孔周围两圈偶数个单元，其他非重要小孔可忽略。
1.3 翻边至少要划分两排网格，圆角大于3mm可以保留，螺栓用RIGID或梁连接。
1.4 焊点采用CWELD/ACM单元，方向同连接壳单元法向量平行。
焊缝则采用CQUAD4和CTRIA3模拟，对不考察局部应力的情况下，有选择性采用节点重合，并保证网络的几何匹配。
根据车身提供的数字模型，最终白车身带玻璃有限元模型单元547，219，节点569，580个，见图1。
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。
基于灵敏度分析的轿车白车身刚度改进研究周建涛和亚刚汪随风徐作文张林波（奇瑞汽车股份有限公司，芜湖，241009）摘要：针对某轿车白车身弯曲刚度和扭转刚度偏低的问题，使用OptiStruct分别就弯曲刚度和扭转刚度对零件厚度的灵敏度进行了研究，找出了对轿车白车身弯曲刚度和扭转刚度影响显著的关键零件，并对其结构进行了改进，以期提升其刚度值。
结果表明：轿车白车身弯曲刚度和扭转刚度均显著提升，且相对应的重量增量非常小。
关键词：OptiStruct，白车身，弯曲刚度，扭转刚度，灵敏度分析1 前言轿车白车身刚度是现代轿车结构分析的重点关注部分，一方面，现代轿车大多采用承载式车身，研究表明这种结构的白车身刚度对整车刚度的贡献高达60%以上[1]；另一方面，白车身刚度也是评价车辆设计可靠性和整车安全性能等的重要指标。
因此，轿车白车身刚度的研究对整车开发过程有着至关重要的意义。
国外许多学者对白车身刚度进行了大量的研究，如文献[1-3]中都针对有限元分析和灵敏度分析在结构设计和改进阶段的应用进行了系统而深入的研究。
近年来，也有诸多国内学者对灵敏度分析在白车身结构优化方面的应用进行了研究，如高云凯等人基于车身的灵敏度分析，对灵敏部件的板厚修改，从而使白车身的强度和刚度性能得到显著提高[4]；刘显贵等人在刚度灵敏度分析的基础上，利用均匀设计法设计优化实验，对车身结构和刚度性能进行了优化[5]。
但是，轿车白车身刚度的提升方法基本都还是以零件的厚度变化为主。
高刚度、轻量化成为当今汽车设计追求的指标[6]。
显然，仅依靠增加零件厚度来提升白车身弯曲和扭转刚度是与此背道而驰的。
而且，研究表明在车身的结构设计中，增加部件的厚度并不一定能够提高白车身的刚度[7]。
为此，本文以灵敏度分析为基础，研究各零部件对白车身刚度的贡献量，以确定白车身骨架结构的薄弱环节，并对其结构进行改进，从而有效提升白车身刚度。
2 白车身刚度计算2.1 有限元模型本文选择合适的有限元单元类型，对某具体轿车白车身进行简化和数学离散，然后赋予车身结构合适的材料属性，从而建立其有限元模型。
式（1）中：F为激励向量；X为响应向量；M为质量矩阵；C 为阻尼矩阵；K为刚度矩阵。
式（2）中：K dia、M dia和C dia分别为主刚度矩阵、主质量矩阵和主阻尼矩阵。
对式（2）进行展开，可以求得第r阶模态对应的解为：
假设对单点p进行激励力为F，对单点L点进行响应分析。
其中
通过式（4）中得到：
通过（7）式，从而可以得到响应点L与输入点P之间的频响函
当响应点L与输入点P为同一点时，式（8）就变为原点的频响
基于模态频率响应的理论，响应点的动刚度（位移幅值）即为
图1 轻量化前的后减振器安装点周围结构图
图2 轻量化后的后减振器安装点周围结构图
图3 后减振器接附点的频率与X、Y、Z向加速度曲线图
图4 117.04 Hz、121.38 Hz、117.42 Hz模态振型Y向幅值云图
图5 121.38 Hz、122.97 Hz 、119.72 Hz模态振型Z向幅值云图
（下转第174页）
图6 后减振器接附点的结构优化图
3 结束语（1）采用模态参与因子法对后减振器接附点动刚度进行优化，使其满足与轻量化前的动刚度要求。
（2）模态参与因子法的应用，提高动刚度的优化效率，可广泛应用于NVH性能优化分析。
（3）本文仅通过仿真手段横向对比优化，其优化结构尚未进图7 优化后减振器接附点的频率与X、Y、Z向加速度曲线图图5 工装增加基准图示。
K01设计开发项目白车身刚度分析报告（☑初版/□更改）重庆迪科汽车研究有限公司二〇一五年十月1.数据记录✧初始模型白车身（BIW）✧更改情况无2.分析内容（1）白车身弯曲刚度分析（2）白车身扭转刚度分析3.模型简述✧使用软件前处理：Hypermesh；求解器：Radioss✧建模过程网格划分白车身结构可分为五个总成：顶盖、地板、侧围、后围和前围，依次对各总成进行有限元模型的建立，再将其焊接为一整体。
建立白车身有限元模型的步骤包括几何模型分析、几何清理、模型简化、网格划分、单元质量检查、设置材料和单元属性、各部件焊接等。
由于白车身主要是由大的钢板覆盖件组成，其厚度尺寸远远小于其他尺寸，故白车身网格选用PSHELL的壳单元形式。
采用各总成逐个划分、连接，再总装的方式进行整车的有限元建模。
据工程实践和硬件条件，选取有限元网格的大小为8mm。
根据前面所述的几何清理原则，选用8mm的壳单元网格对各总成进行离散化，建立各总成对应的有限元模型如图3.1——图3.5所示：图3.1 车顶总成的有限元模型图3.2侧围总成的有限元模型图3.3后围总成有限元模型图3.4地板的几何及有限元模型图3.5前围的几何及有限元模型白车身各部件连接白车身大部分零部件是薄板冲压件，各零部件之间主要是通过焊接工艺实现连接，本次运用了点焊、缝焊等。
根据所提供的焊点图，在Hypermesh中通过运用spot-weld单元来把各板件焊点位置的节点连接起来，以此来模拟实际的焊点。
焊点材料选用08AL，焊点直径为7mm。
焊接完成后，焊点周围单元的质量可能会变差，通常需要对这些单元进行重新划分。
有限元焊接结果如图3.6所示图3.6 有限元焊接效果图由于工艺和部件性能的要求，在顶盖与顶盖横梁处，运用了粘胶连接。
本次分析采用了软件的粘胶连接来实现这些有限元部件的连接，通过这样的处理能更好的模拟结构的实际性能。
有限元粘接效果如图3.7所示。
图3.7有限元粘胶连接效果图在前围总成中还采用了螺栓连接，这主要是一些不需永久连接、进行更换的部件。
白车身接附点动刚度优化设计周安勇;侯蕾;刘旌扬【摘要】白车身接附点动刚度性能对整车NVH有较大影响,通过对关键点进行动刚度分析,可以为车辆NVH性能改进提供理论参考,同时有利于缩短开发周期及降低开发成本.以某款车型为研究对象,阐述了详细工程设计阶段白车身接附点动刚度分析的基本原理、分析方法及评价标准,建立白车身有限元模型,利用NASTRAN进行模态频率响应分析,并结合该车型动刚度计算结果对相对薄弱点进行结构优化设计.通过动刚度锤击试验与CAE分析结果进行对比,验证了后者的准确性,从最大程度上保证了该车中低频NVH性能.%The dynamic stiffness of BIW attaching points has a large effect on vehicle's NVH performance.According to dynamic stiffness analysis of critical points,it can provide some theoretical reference to the vehicle's NVH performance improvement,which contributes to shortening development cycle and cutting R&D expenditure.This paper expounds the fundamental principle,analysis methods and evaluation criterion of BIW attaching point dynamic stiffness analysis in engineering design phase,and makes modal frequency response analysis by NASTRAN,and carries out optimization design focusing on some weak points based on dynamic stiffness calculation resuh of this car model.According to the contrast with dynamic stiffness hammer test and CAE analysis,it well validates CAE analysis results,thus ensuring NVH performance for low and middle frequency to the maximum.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】4页(P16-19)【关键词】白车身;接附点;动刚度;优化设计【作者】周安勇;侯蕾;刘旌扬【作者单位】一汽海马汽车有限公司;一汽海马汽车有限公司;一汽海马汽车有限公司【正文语种】中文【中图分类】U463.82+11 前言轿车车身大多是承载式车身，由于承载式车身的结构特点，振动和噪声很容易传至车内，这不仅影响乘坐的舒适性，而且易造成车身疲劳损伤。
白车身接附点局部动刚度分析肖攀 周定陆 周舟长安汽车股份有限公司汽车工程研究院白车身接附点局部动刚度分析BIW INPUT POINT INERTANCE ANALYSIS肖攀 周定陆 周舟(长安汽车股份有限公司汽车工程研究院，重庆401120)摘 要: 白车身接附点的局部动刚度对整车的NVH性能有较大的影响，是在整车NVH分析中需要首先考虑的因素。
MSC Nastran对于整车的中低频NVH分析有一套完整的解决方案，本文中的IPI分析是其中的一种方案。
关键词:白车身，有限元，接附点，动刚度，源点导纳Abstract：The local dynamic stiffness of attaching points is the key point to NVH performance of a vehicle, and it should be considered first in NVH analysis. MSC Nastran can provide a series of solutions for normal frequency NVH analysis of total vehicle, and IPI analysis in this paper is one of these solutions.Key words: BIW, CAE, NVH, IPI, MSC Nastran1 前言随着消费者对汽车的要求越来越高和对汽车认识的成熟，汽车的NVH性能也成消费者非常关注的性能指标之一。
NVH测试试验虽然是一种必不可少的可靠的方法，但有滞后的缺点，必须要在样车完成之后才能进行试验并发现问题，然后解决问题。
如果问题严重，还将带来开发周期的延长和巨额的设计变更费用，增加开发成本。
整车NVH性能的CAE分析方法，其优点在于可以在没有实物样车的工程化设计阶段，较为准确地评价整车的NVH 性能，并提出改进方案，尽可能在设计阶段解决车身结构及包装上可能存在的NVH问题。
SUV白车身扭转刚度的分析与优化熊辉;方军;袁堂福;肖锋【摘要】某款SUV开发过程中,由于后围部分门洞开口较大并且缺少包裹架结构,引起白车身扭转刚度不满足设计目标(≥17 000 N·m/(°)).对其建立有限元模型并进行扭转工况加载和受力分析以及灵敏度分析,依据白车身结构力学特性及分析结果进行优化设计,使其扭转刚度提升至17 870 N·m/(°),提升率达22.5％.通过此种分析方法和优化方案,可以在车身数据设计阶段提升车身扭转刚度,大大缩短开发周期,降低开发成本.【期刊名称】《汽车工程师》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】3页(P41-43)【关键词】SUV;扭转刚度;优化设计;灵敏度分析【作者】熊辉;方军;袁堂福;肖锋【作者单位】奇瑞汽车股份有限公司;奇瑞汽车股份有限公司;奇瑞汽车股份有限公司;奇瑞汽车股份有限公司【正文语种】中文承载式车身几乎承受了轿车所有工况的载荷，包含扭转、弯曲、振动以及碰撞等，因此其必须拥有足够的刚度和强度来保证整车的使用需求和动态性能需求。
而白车身扭转刚度是整车性能重要的指标之一，合理的扭转刚度设计可以避免车身在很多工况下发生的可靠性、耐久性、疲劳强度、振动及噪声等相关问题。
文章以某款SUV为研究对象，对其白车身扭转刚度进行了优化设计。
1 SUV白车身结构及扭转试验工况白车身按承载形式的区别，可分为非承载式、半承载式和承载式三大类。
承载式车身无车架，整车车身的强度和刚度主要由白车身骨架予以保证，多数中低档轿车和SUV车身属于承载式车身。
文章研究对象为某款SUV白车身骨架系统，如图1所示。
SUV白车身骨架系统相对于轿车更多行驶在乡村道路，更容易受到扭转工况的冲击；而且相对于三厢轿车，其骨架系统无包裹架结构，后背门处开口较大，因此其设计的优化提升挑战性更大。
图1 承载式SUV白车身骨架系统图弯曲刚度可用车身在铅垂载荷作用下产生的挠度大小来描述，或者用单位轴距长度最大挠度量评价。
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。
某车型白车身动刚度计算方法与性能优化研究
作者：神龙汽车有限公司夏汤忠
摘要：本文介绍了动态刚度的基
本概念，建立了公司的计算方法，对某车型白车身进行动态刚度分析，进而提出优化改进方案，使该车型获得良好的NVH 性能
关键词：白车身动刚度模态优化
1.引言
在轿车车身的性能中，动刚度计算占有重要的地位，其作用主要表现在车身疲劳寿命和整车乘坐的舒适性上。
汽车在行驶的过程中，会受到各种各样的动载荷。
当动载荷与车身的动力学特性接近，即动载荷的某分量与车身的某阶模态的固有频率接近时，将可能引发结构共振产生较高的动应力，导致车身的疲劳破坏。
而车身的动力学特性对乘坐舒适性的影响，主要表现在NVH 性能上。
在某车型项目中，以前期项目为标准，研究白车身动态刚度的计算方法，修正白车身动刚度有限元模型，确保计算获得准确的动态刚度结果。
计算方法和建模方法的研究完成为之后的动刚度性能优化工作搭建了良好的基础，然后运用通过模态计算寻找改进思路，尝试多种改进方案，确定最佳方案使车身动刚度性能达标，提升了整车的NVH 性能。
2.动态刚度
动刚度是指计算结构在周期振荡载荷作用下对每一个计算频率的动响应，也称为频率响应。
激励载荷是在频域中明确定义的，所有的外力在每一个指定的频率上已知。
力的形式可以是外力，也可以是强迫运动（位移、速度、加速度等）。
计算结果分实部和虚部两部分。
实部代表响应的幅度,虚部代表响应的相角。
通常动刚度采用响应的幅值来表示，包括节点位移、加速度、单元力和应力等。
动刚度的计算方法主要有直接频率响应、模态频率响应两种。
a) 直接频率响应，通过求解整个模型的阻尼耦合方程,得出各频率对于外载荷的响应。
b) 模态频率响应，利用结构的模态振型来对耦合的运动方程进行缩减和解耦，同时由单个模态响应的叠加得到某一给定频率下的解答。
其分析的输出类型与直接频率响应分析得到的输出类型相同。
模态频率响应分析法利用结构的模态振型来对运动方程进行缩减，因此在对较大模型做频率响应分析时比直接法更右效率。
在本车型的频率响应计算中使用模态频率响应，下面是对模态频率响应理论的简介。
再由(2)式可计算出系统在物理坐标下的响应。
本公司的法国母公司PSA对动态刚度的计算方法内嵌在其自行开发的CAE软件OPTIMA 中，其中应用的算法和控制参数设置对我们而言可以说是未知数。
在某车型项目中，我们使用MSC.NASTRAN 软件的模态频率响应分析，研究确定合理的控制参数设置，对该车型的动刚度进行了计算分析。
如图(1)所示，一条是本公司计算方法得到的动刚度曲线，一条是PSA的动刚度曲线，两条曲线基本一致，对标性良好，说明DPCA 关于动刚度计算结果的可靠性。
图(1) 动刚度计算结果对比
3. 某车型动态刚度分析与优化方案
在某车型项目中，对发动机右垫块、动机左垫块、前悬减震器安装支点、后置悬点上支撑、排气管悬挂点等的x、y、z 三个方向施加激振力，进行频率响应分析，动刚度为激振力幅值与响应位移之比。
结果表明，在关注频率段内，主要问题出现在右后侧悬置点的y 向动刚度。
如图(2)所示，在关注频率范围内出现动刚度较大的降级，没有达标。
图(2) 右后悬置Y 向动刚度结果
对照同频率段范围的白车身模态计算结果，在后隔板与轮罩的连接区域，出现较大应变能，初步分析由于该区域结构刚度不足导致车身右后悬置点动刚度的降级。
为了能够尽快验证这一推测是否正确，在后隔板和轮罩之间增加一简单梁支撑，模拟结构的强化，进行动刚度计算，结果如图所示。
在我们关注的频率范围有明显的改善，说明后隔板和轮罩的连接区域对右后悬置点的动刚度有较大影响。
图(3) 改进思路
图(4) 动刚度结果对比
依照这一思路我们进行了多种改进方案的尝试，如下图所示原始方案
图(5) 原始方案
方案二增加连接板
方案三强化连接板的结构，增加与后悬支架的焊点连接
方案四增加连接板侧边与后隔板的连接
结果如下图，方案四的成效最为明显，不仅仅提高了关注频率范围右后悬置点动刚度，也大大改善了高频段的动刚度。
成为最终方案。
4. 总结
动刚度是白车身性能重要的评价指标之一。
本文在正确算法的基础上，开展白车身的动刚度优化设计，探究寻求改进思路的方法，并得到了较好的验证效果，使该车型获得良好的动态刚度性能，保证了整车的NVH 性能，提高了乘坐舒适性。
另外在线外样车的验证试验中，动刚度性能良好。
参考文献
MSC.NASTRAN 动力学培训教程MSC.SOFTWARE(end)。
