复合材料蒙皮管架式车身设计与数值仿真分析

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1、摘要车身开发技术是轿车设计制造中的关键技术，车身的设计质量对整车性能有着重大影响。本文探索性研究了以分片复合材料为蒙皮，以钢管焊接面成的空间管架为承载骨架的轿车车身这样一种成本低而工艺先进的车身技术，并利用计算机对所设计的车身进行数值仿真分析，以印证这一概念的可行性。随着计算机技术的发展，在现代汽车设计中，每一个环节都离不开计算机的麻用，计算机辅助技术的应用水平在很大程度上决定了汽车车身的研究开发能力。本文充分利用计算机辅助设计技术，在气动优化、车身造型、骨架的动态特性以及骨架和车身的碰撞仿真分析等方面对管架

2、式轿车进行了研究。本文利用智能化计算机辅助造型(ICAS)系统，并调整相关参数，得到了捐j有极佳空气动力学性能并具备车身造型价值的理想形体，并在此基础上进行了分片蒙皮和骨架的设计。文中详细阐述了汽车碰撞计算机仿真分析和骨架模态分析的相关理论，根据这些理论建立了相麻的仿真分析模型，并根据仿真分析的特点，对模型进行了相麻的处理和简化，对划分的网格进行了全面的检查和校正。在做碰撞分析时还利用软件模拟了实车的焊接、连接和接触等实际情况，尽可能做到与实际相吻合。汽车正匦碰撞变形模拟主要是非线性有限元分析，它能提供许多用

3、试验方法无法直接测量的物理量，还能方便的对结构进行修改，并对优化设计、降低开发成本都具有重要的意义。汽车的动态特性主要与汽车的操纵稳定性、安全性、舒适性、噪音、耐久性以及经济性等有着密切的关系，本文对车身骨架做了模态分析，得到了骨架的动态晌麻特性。本文的分析结果表明，车身骨架具有较好的动态特性，轿车车身的碰撞性能完全可以达到要求，说明骨架和蒙皮的设计是合适的，仿真的方法是可行的，对于相类似的车身仿真分析具有一定的借鉴意义。关键字：车身空间骨架；复合材料分片蒙皮；碰撞；仿真ABSTRACTThetechniqu

4、eofbodydevelopmentispivotalforsalooncardesignandmanufacture．Thequalityofbodyworkhassignificantinfluencesontheperformanceoftheentirecar．Inthisdissertation，anewconceptofcarbody，whichconsistsofpartitionedskinpanelsofcompositematerialandload—bearingstructureofw

5、eldedtubularframeisstudiedforthepurposetodevelopanewcarbodydesigntechnique．Meanwhile，numericalsimulationanalysisofdesignedbodyworkisutilizedtoverifythefeasibilityoftheconcept．Withthedevelopmentofthecomputertechnique，everyprocessofmoderncarmanufacturedepends

6、ontheapplicationofcomputer．Toalargeextent，thelevelofcomputer—aidedtechniqueapplicationdeterminestheR＆Dabilityofcarbodies．Inthisdissertation，computeraidedtechniqueisfullyutilizedtostudyprimarilyadesignmethodologyforcarbodiesofcompositematerialskinandtubularf

7、ramework，ontheaspectsofaerodynamicoptimization，styling，generallayout，vibrationmodeanalysisandcrashsimulation．Inthisdissertation，usingIntelligentComputerAidedStyling(ICAS)systemandcontrollingtheparameters，anidealbasicbodywithoptimizedaerodynamicperformancean

8、dpracticalvalueforfurthercarstylingisavailable．Designofpartitionedskinpanelsandframeworkisdonebasedontheidealbasicbody．Theoryofcomputerizedcrashsimulation／analysisandmodeanalysisoftheframeworkarediscus