轿车车身结构分析

轿车车身结构分析

〔设计分析〕

轿车车身结构分析张成宝雷雨成磨国海,

同济大学

【要】本文通过对一轿车车身骨架进行有限元分析计算介绍了轿车车身结构分析的一般过程阐述了刚度分析在摘,

结构计算中的重要性还进一步分析了改变车身变形所采用的方法和措施对于解决类似问题提供了思路,,

【词】车身叙

轿车

有限元素法

前

言,

人们的普遍重视其分析方法目前已成为汽车设计,

中的一个重要的环节本文就是采用有限元方法应,

随着汽车工业的不断壮大和发展汽车设计技

用先进的有限元分析软件

在.

工作站

术在近百年中也不断更新,

.

每年都推出各种不同的,

上对该轿车的强度和刚度进行分析计算

新式汽车其性能也不断完善使人们乘坐更加舒

适方便,,

,

.

但是一辆车最基本必须满足强度和刚度,.

模型建立首先建立有限元分析模型,,,

条件否则将会造成严重后果我们常常偏重于强度计算而忽略刚度条件认为车身只要满足强度条,

.

车身是由板壳和骨

件刚度条件自然就满足其实并非如此,

,

.

因为车身,,

架组合而成的由于板壳是用胶粘贴在骨架上的玻璃钢承受载荷很小在分析时没有考虑板壳的作用只计算车身骨架在建立模型中总共选用了,, .

的某些部分如车门等处其变形要求很小即使应力

值不高也会造成车门处的变形量超过允许值发生变形干涉了研究. .

种

本文以一轿车为例对该方面的工作进行,

单元管单元板壳单元和薄壁梁单元具体如下表,

所示,

.

该轿车是某公司开发的新型出租专用车车身

表单元类型

单元类型和参数.

骨架全部采用不锈钢管焊接而成在结构上是全新的设计内外蒙皮板件均采用先进的玻璃纤维增强,

编号外径

厚度.

截面形状

塑料制造可以有效的减轻车身的自重不包括司机,

.

护.

载客,

人

.

前后均采用麦克弗森型烛式独立悬架系,,

统该车在试制完成后进行道路试验未发现异常情况但是在进行修车更换前轮轮胎时用千斤顶将前

管单元

部顶起时发现车门开关困难根据它的间题初步判,

.

断可能是由于车身的变形比较大所致尤其是车门,

处因为它的车门比一般轿车要宽

其车门框的变形,,

不一致如果差别太大将会导致车门开关困难详细,

板充单元

的原因只有通过分析计算后得出发展起来的一种有效的数值方法,

.

有限元法是近代随着高速电子计算机的勃兴而.

「薄璧梁单元

随着汽车工业的,,

工工工

发展有限元在汽车设计中发挥越来越大的作用它在汽车工业中的应用取得了许多实际效益已得到

收稿日期·

一

一

上海汽车

轿车车身结构分析

另外由于整个车身结构复杂在建立模型时还,

将其作为集中载荷作用于前边梁的几个节点上,

.

根据车身的具体情况进行了以下的简化略去一些次要的杆件有些杆件是为了满足构造或美观要求而不是,

强度计算根据实际情况分力.

种典型工况计算其最大应

根据强度要求设计的承受的载荷比较小对结构的,,

四轮着地此时整个车身完全支承在满载的情况下计算,

变形和内力影响很小所以在计算中略去了这一些,

次要的杆件象前面的保险杠等,

各处的应力

.

简化曲杆为直杆

一轮慈空

底架前后部分及车门等处的曲杆可划成若干直杆对整个结构计算影响很小,

,

这是一种危险工况汽车满载行驶时经过凹凸,,

不平的路面往往就会出现一轮悬空的情况这时车,

,

将一些邻近的节点可以进行合并处理经过以上简化处理建立了车身有限元分析模,

身受到弯扭联合作用强行扭转

.

型如图

所示模型建好还要进行离散化将模型离,.

.

汽车经过凹凸不平的路面时有时也会出现一,

散化为离散结构进行分析计算管单元,

总共划分了".

个

轮抬高另一轮下降的情况也就意味着一个车轮驶,

,

个板壳单元和

个薄壁梁单元

上凸起物另一车轮落入凹坑,.

.

这时车身受到扭转,.

,

是一种最危险的工况当然这种情况很少发生而且大部分变形被车轮和悬架吸收

真正由于路面作用,.

引起的左右相对位移较小所以在分析时分别将车身左右支点抬高和下降该车身骨架选用的材料为一力〔〕.,

来进行计算.,

其许用应

经过计算可得各种工况的最大应

力和安全系数如下表所示表工况图

应力值和安全系数单元应力值

最大应力位工

安全系数

本轿车的有限元模型四轮

支承

左侧前惫架处顶纵梁左侧后窗处下纵梁

分析计算在计算之前首先进行载荷处理和约束条件限

一轮悬空

强行扭转

右侧后窗处下纵梁

制,

悬架结构方面考虑每个车轮简化成一弹性环,

节将约束条件直接加在悬架与车身的作用点上通,

一般来说四轮着地时汽车行驶时车速较高,

,

,

过改变这些点的约束条件来模 …… 此处隐藏：1176字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……