轿车车身结构力学特征及轻量化设计

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1、武汉理工大学硕士学位论文轿车车身结构力学特征及轻量化设计姓名：陈洪亮申请学位级别：硕士专业：车辆工程指导教师：乐玉汉20090501摘要如今，汽车已成为现代生活不可缺少的一种交通工具。一个国家的汽车制造业的水平，在很大程度上也反映了其科学技术水平。车身在整个汽车结构中，不论就重量还是就成本而言，都占有相当大的比重。车身是汽车的三大总成之一，车身结构的合理与美观直接影响到整车，车身结构设计直接决定整车的安全性、舒适性、美观性以及由车身外形与空气动力性能决定的操纵稳定性、动力性、经济性等。车身是轿车的关键总成，它的构造决定了整车的力学特性

2、。以有限元法为基础的车身结构分析己成为一种面向车身结构设计全过程的分析方法，车身结构设计的过程也随之成为一种设计与分析并行的过程。现代车身结构分析不仅赋予了车身结构设计新的特点，促进了现代车身结构设计新趋势的形成，而且已成为车身结构设计中最有意义的内容。本文的主要内容及研究成果如下：本文对有限元分析的基本理论和有限元分析步骤进行了系统的阐述；对常用有限元分析软件ANSYS和HyperMesh的基本处理模块做了详细介绍。以某微型车为例，对车身结构按照分总成进行了详细介绍；对车身结构的力学特征和主断面设计方法进行了较为系统的分析。对车身结

3、构有限元模型建模时几个关键技术问题的处理进行了论述，包括：车身钣金件上焊点的模拟，翻边、孔和加强筋的处理，单元选择和网格划分等等。建立了某微型车的发动机舱盖有限元模型，对该模型进行了低阶模态分析。对车身结构进行低阶模态分析不但可以考察车身结构的刚度，还可以指导人们对车身结构进行优化分析。以板厚为变量，对发动机舱盖进行了灵敏度分析，根据分析结果对灵敏度较高的发动机舱盖内板进行了结构优化设计。本文主要考虑车身结构的低阶模态频率的提高和车身结构的轻量化设计两方面的优化问题。本课题对车身结构进行了较为系统的动态分析，所建立的“模态分析一灵敏度

4、分析—优化分析"过程能应用于其它相关研究，为其它相关研究积累了一定的可借鉴的经验。对车身结构的优化分析和实现车身结构的轻量化设计具有一定的参考价值。关键词：车身，力学特征，模态分析，优化分析，轻量化AbstractNowadays，theautomobilehasbecomeoneoftheessentialtransportationvehicleinmodemsociety．Thelevelofautomobilemanufacturinginacountryembodiesthelevelofscienceandtechnolo

5、gytothemostextent．Nomatterontheweightoronthecost，carbodyholdsthequitegreatproportionofthewholeCarstructure．Carbodyisoneofthreebigassemblies，thereasonableandartisticofthecarbodyimmediateinfluencethewholecar,thedesignofCarbodystructuredecidesthesecurity,comfortablenessand

6、artistryofthewholeCardirectlyaswellasoperationalstability、powerandefficiencywhichdecidedbyCarcontourandairpowerandSOon．Bodyisthekeyassemblyofacar．Itsstructuredeterminesthemechanicscharacteristicsofthewholecar．ThestructureanalysisofcarbodybasedontheFEMisthefundamentalapp

7、roachintheprocessofcarbodydesign—oriented．Also，thewholeprocessofCarbodydesignbecomesparallelindesigningandanalyzing．NewcharacteristiesandtrendsofCarstructuredesigncomeint0beingfrommodemanalysisofcarbodystructure．Andtheyaresignificantinthedesignprocess．Themaincontentanda

8、chievementsofthispaperarelistasfollows：ThisPaperdidaoverallcontentandtheoreticoffiniteelementanalysisandsteps．