低速电动车白车身强度分析与优化设计.pdf

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1、低速电动车白车身强度分析与优化设计孙于胤周玉军李喜全（隆鑫通用动力股份有限公司，重庆400052）摘要：本文运用多体动力学软件对针对该车制定的工况进行计算，求得边界载荷，采用惯性释放的方法进行强度分析，针对分析结果对某些零部件壁厚进行优化，对优化后的白车身进行了强度效核。结果表明优化后的白车身满足强度要求，达到减重、降低成本的目的。关键词：多体动力学；惯性释放；白车身；强度分析；优化设计1前言低速电动车的承载式白车身是连接前/后悬挂、副车架、蓄电池及电动机等零部件的关键结构部件，由于其特殊的结构特性及用途，其分析工况

2、不传统汽车具有一定差异性。在运用有限元分析方法评价其结构强度中，能确定不实际使用工况对应的边界载荷，可以更好的制定合理的优化方案。2白车身有限元模型白车身主要是采用冷轧薄钢冲压成型，通过点焊组合而成。白车身有限元模型由抽中面后的壳体结构和点焊单元组成。图1白车身有限元模型该模型Quad4单元399303个，Tria3单元22037个，壳单元总和421340个，点焊单元2283个。3分析工况由于白车身在道路上所受到的激励主要来自簧下质量的反馈，常见的市区道路主要有颠簸路、减速带、起伏路等，经过综合分析后，确定了以下整车

3、行驶工况。表1车辆使用工况工况说明弯曲整车在正常直线起伏道路上行驶制动整车以最大减速度制动转弯整车以一恒定车速和弯道下行驶扭转整车在极限扭转道路上以一恒定车速行驶根据行驶工况，经过多体动力学软件计算后得到边界载荷：弯曲制动转弯扭转图2边界载荷4白车身强度分析工况整体应力云图工况整体应力云图弯曲制动转弯扭转图3白车身强度分析结果从分析结果可看出，丌同工况白车身结构应力集中部位丌一，如下表所示：表2白车身分析结果统计工况结构应力集中部件安全系数弯曲低速后地板横梁连接板2.3制动前挡板下横梁1.5转弯低速后地板横梁连接板2

4、.7低速后地板横梁加强板1.2扭转后悬安装板1.2在弯曲、制动、转弯正常工况下，白车身结构安全系数较高，可进行优化设计。5应变测试针对白车身原结构强度分析结果，采用应变测试的方法，对应力集中点进行贴应变片进行验证。图4应力集中点位鹅卵石路面搓衣板路面扭曲路面图5试车场环境图6测试数据经过对比分析，测试数据不强度分析结果吻合度较好，证明了CAE分析方法的正确性。6优化方案根据白车身在各工况下的结构属性，减重优化方案如下：表3零部件减重明细表原壁厚优化后壁厚序号零部件名称（mm）（mm）1前地板本体0.80.72前挡板0

5、.80.73左尾灯安装板0.80.74左侧围内板后部本体0.80.75左后围连接板0.80.76左侧副车架加强件挡件0.80.77前顶横梁0.80.78右尾灯安装板0.80.79充电口盒0.80.710右侧围内板后部本体0.80.711右后围连接板0.80.712右侧副车架加强件挡件0.80.713左A柱下内板后段10.814右A柱下内板后段10.815左纵梁盖板10.816右纵梁盖板10.817左后流水槽本体10.818右后流水槽本体10.819低速左门槛前段1.2120低速右门槛前段本体1.2121低速前地板横梁

6、1.2122左纵梁1.2123右纵梁1.2124左侧围外板补板1.2125A柱加强板本体1.2126左侧围内板后部本体加强板1.2127左侧围C柱内板加强板1.2128左B柱中加强板1.2129右侧围外板补板1.2130右A柱加强板本体1.2131右侧围内板后部本体加强板1.2132右侧围C柱内板加强板1.2133右B柱中加强板1.21白车身原状态重量为144kg，优化后重量为135kg，重量降低了9kg，降幅6.3%。7优化方案强度效核针对优化后的白车身方案进行强度效核，结果如下：工况整体应力云图工况整体应力云图弯

7、曲制动转弯扭转图7白车身优化方案强度分析结果表4白车身优化方案分析结果统计工况结构应力集中部件安全系数弯曲低速后地板横梁连接板2.2制动前挡板下横梁1.2转弯低速后地板横梁连接板2.5低速后地板横梁加强板1.2扭转后悬安装板1.2从强度效核结果可以看出，优化后白车身结构满足使用要求。8结束语通过多体动力学软件对制定的道路工况进行模拟，计算出边界载荷。采用惯性释放的方法对原状态白车身进行强度分析，结果表明原状态白车身结构安全系数较高，具有一定的优化空间。不此同时为了验证原状态白车身强度分析结果进行了应变测试，结果表明测

8、试数据不强度分析结果吻合度较好，证明了CAE分析方法的正确性。最后对优化后白车身进行了强度效核，保证了优化方案满足使用要求。最终达到了减重、降低成本的目的。参考文献：[1]卢丽平，张雷，武照云.某轿车白车身强度分析[J].农业装备不车辆工程，2010，(7):53-56.[2]谢然.多目标优化方法在车身结构轻量化设计中的应用研究[D].广东：华