毕业论文答辩--基于有限元的白车身模态，刚度CAE分析及其优化

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1、基于有限元的白车身模态、刚度CAE分析及其优化答辩人：李龙伟班级：车辆083班部门：工程分析部学号：108015087目录目录：白车身CAE分析的意义；建立白车身CAE模型；白车身模态分析；白车身刚度分析；白车身优化2白车身CAE分析的意义一、白车身CAE分析的意义：CAE技术现在已成为各汽车公司车身开发的重要手段。用有限元法对白车身结构进行刚度和模态分析，可对其结构刚度、频率、固有振型等有充分认识。修改相关设计缺陷和优化设计，使白车身结构具有足够的静刚度，以保证其装配和使用的要求，同时达到控制振动与噪声的目的，使产品在设计开发阶段就可验证设计方案是否能满足使用要求，从而缩

2、短开发周期，节省大量的试验费用，这是提高产品可靠性的有效方法。3建立白车身CAE模型1、选择合适单元大小：有限元网格划分时,应根据分析目的并结合模型特点,选择合适的单元类型和单元尺寸。单元的数量直接影响前处理工作量和计算时间,根据有限元法理论,单元划分越细,计算结果越精确,但由于时间和计算资源的限制,单元基本大小要有一定限度。本论文所有的钣金件都是用壳单元模拟，单元大小按照吉利研究院CAE建模规范。4建立白车身CAE模型2、建模的基本要求：1.不得有自由边存在；2.同一零件的网格法线方向一致；3.不得有重复单元存在；4.单元质量符合网格标准；5.有限元模型的材料、厚度要与明

3、细表一致；6.有限元模型零件的形状与3D数模一致；7.有限元模型的焊接要与焊点文件一致；8.不存在干涉。5建立白车身CAE模型3、材料属性选择：赋予所有零件适当的属性。6名称弹性模量Mpa泊松比密度（t/mm3）钢2.1E+050.37.85E-09胶粘140.351.1E-09玻璃6.1E+040.242.8E-09表6.1各种材料信息建立白车身CAE模型4、白车身模型：螺栓连接采用RBE2单元模拟；焊点采用ACM单元模拟；胶粘采用六面体单元模拟(赋予胶的特性)；钣金件采用壳单元模拟。7图7.1白车身CAE模型（无玻璃）图7.2白车身CAE模型（含玻璃）白车身模态分析二、

4、白车身模态分析：约束条件：自由状态，无约束。8表8.1白车身（无玻璃）模态结果白车身（无风档）白车身（含风档）阶次频率（Hz）振型描述频率（Hz）振型描述125.2前机舱横向摆动26.7前机舱横向摆动233.2火柴盒37.7一阶扭转339.5一阶扭转40.2一阶弯曲+前机舱局部440.8一阶弯曲+前机舱局部45.7喘振546.3喘振46.1前机舱局部647.4前机舱局部58.1前舱导水主板局部白车身模态分析白车身模态振型云图：9一阶扭转一阶弯曲图9.1振型云图一阶扭转一阶弯曲白车身模态分析白车身模态分析：空气滤净器支架垂向振动，并且应变能较大。可建议在空气滤净器支架与顶盖之

5、间增加海绵垫，来降低应变能的集中，降低破坏风险。10图10.1白车身（无挡风）应变能云图（47.6Hz）白车身刚度分析三、白车身刚度分析：白车身扭转刚度：约束条件：采用的边界条件是约束后减震器座处的3个平动自由度，将前减震器两个中心孔用MPC单元连接，保证其Z向位移大小相等方向相反；加载条件：在左前减震器安装孔施加一个4000N的Z向力。11图11.1白车身扭转刚度工况白车身刚度分析白车身扭转刚度为：11.2KNm/deg和17.8KNm/deg（带玻璃），均大于目标值；白车身左右两侧刚度曲线基本重合。12图12.1扭转刚度位移云图图12.2扭转刚度位移曲线白车身刚度分析轿

6、车白车身扭转刚度车窗及门洞口变形统计：13表13.1车窗及门洞口变形图13.1车窗及门洞口变形测量变形量（mm）目标值（mm）前风窗框A11.001＜5A20.998左前门框B10.998＜3B21.001左后门框C11.000＜3C20.999后背门框D11.000＜5D20.999白车身弯曲刚度：约束条件：约束前减震器座处Z向平动自由度、约束后减震器座处X、Y、Z向平动自由度；加载条件：左右R点分别施加大小为3320N的载荷。白车身刚度分析14图14.1白车身弯曲刚度工况白车身刚度分析白车身扭转刚度为：11.1KN/mm和11.2KN/mm（带玻璃），均大于目标值；白车

7、身左右两侧刚度曲线基本重合。15图15.1弯曲刚度位移云图图15.2弯曲刚度位移曲线白车身刚度分析轿车白车身扭转刚度车窗及门洞口变形统计：16表16.1车窗及门洞口变形图16.1车窗及门洞口变形测量变形量（mm）目标值（mm）前风窗框A1-0.016＜5A20.014左前门框B1-0.002＜3B2-0.027左后门框C10.154＜3C2-0.107后背门框D10.016＜5D20.208白车身刚度分析四、优化分析：现在轻量化的手段。17轻量化技术途径结构设计轻量化材料应用制造技术优化设计减少零件数量、结构创新铝