汽车结构有限元分析-第六讲汽车结构有限元分析实例

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1、第六讲汽车结构有限元分析实例合肥工业大学机械与汽车学院车辆工程系谭继锦编写2010年3月版权所有，仅限于学习交流之用----------------------汽车结构分析实例1、汽车结构设计准则与目标2、汽车结构有限元模型3、汽车结构强度分析4、汽车结构刚度分析5、汽车结构动态分析6、汽车结构疲劳分析7、汽车结构碰撞分析8、汽车结构有限元优化设计1、汽车结构设计准则与目标有限元分析方法是汽车数字化设计的一项核心技术；在产品设计阶段对汽车结构及性能做出预先评估；有限元分析能够提供大量的仿真试验数据和技术参数，进而可以替代部

2、分试验，有利于设计经验的积累和设计技术的提高。------汽车结构分析的目的主要是解决汽车结构的可靠性、安全性、经济性和舒适性等问题，其分析内容十分广泛，而且相互关联，主要涉及以下内容：可靠性：研究汽车结构强度、刚度和动态特性，以及疲劳寿命等；安全性：研究结构耐撞性与乘员安全性等；经济性：研究结构优化及轻量化等；舒适性：进行结构振动噪声分析等。汽车结构设计准则与目标结构分析可以划分成几个阶段，各阶段有不同的设计目标。◇概念设计阶段建立相应的设计目标；◇详细设计阶段达到相应的设计目标；◇样车制作阶段验证整车的性能并且分析设计

3、中存在问题；◇产品制造阶段验证设计和改进产品。------以下概略汇总了汽车结构分析中在概念设计阶段和详细设计阶段汽车结构部分分析内容及设计目标，这些内容与目标是动态发展的，需要结合工程实际不断调整并发展。汽车结构设计准则与目标概念设计阶段新车设计目标值包括：1.车身静刚度目标---弯曲刚度：模拟乘客负荷；尾部弯曲刚度：模拟行李负荷；扭转刚度：模拟车轮抬高；2.整车NVH目标---车身结构的模态频率应该错开激振频率。3.整车安全性目标---前围挡板重要位置的侵入量;管柱的向后以及向上的侵入量；前碰过程中的冲击力；侧碰中B柱

4、各位置的侵入量；车顶压溃中各位置的刚度值；4.零部件及总成寿命目标---车身（驾驶室）疲劳寿命，悬架疲劳耐久性，车桥疲劳寿命；汽车结构设计准则与目标详细设计阶段1.车身强度与刚度分析及其灵敏度分析2.白车身弯曲刚度和扭转刚度3.截面分析与接头刚度分析截面分析：检查截面尺寸的正确性；优化板件的厚度；接头刚度分析：保证接头的刚度达到一定的刚度值；截面特性对刚度的影响：截面特性对扭转刚度的影响；截面特性对弯曲刚度的影响；4.开闭件的强度与刚度分析前门、后门、发动机盖、行李箱盖、前翼子板等,使开闭件结构满足一定的设计要求；开闭件抗

5、凹陷分析；开闭件侧向刚度分析；5.车身局部强度与刚度分析:仪表盘、管柱、前保险杆、后保险杆、座椅、安全带等；引擎盖铰接处的刚度分析；门铰链和门锁处的刚度分析；油箱盖的刚度分析；刮雨器连接点的刚度分析；仪表盘连接点的刚度分析；行李箱盖的刚度分析；6.模态分析以及频率响应分析：模态分析、动刚度分析、传递函数分析、声穴分析、舒适性分析等；低阶模态的灵敏度分析；点导纳；悬置刚度；7.NVH分析:通过低阶频率值的灵敏度分析，调整关键灵敏零件结构的形状与尺寸，使整车的动刚度特性满足设计目标值；8.安全性分析前碰、侧碰、后碰、车顶压溃、

6、头部保护分析、行人保护分析、汽车的乘员安全性分析、乘员安全性以及约束系统模拟分析等；使整车的安全性满足设计目标值。9.耐久性分析使整车的疲劳特性满足一定的设计要求；道路载荷下车身强度分析；道路载荷下底盘部件疲劳耐久性分析；车身焊点疲劳寿命评估；在先期评估产品的总体设计目标时，要分级分项制订目标，包括整车分级、总成分级及零部件分级。定义零部件层级目标，定义总成层级目标，定义整车层级目标。将每个层级目标和分析与测试的结果进行比对，充分掌握各类测试数据，在设计完成量产前，发现设计可能存在的问题，实现产品的结构优化。汽车结构设计目

7、标值确定方法对竞争样车进行分析:竞争样车的整体刚度分析;目标车的典型截面分析及其优化分析;目标车的接头刚度分析及其优化分析;目标车的白车身静态刚度与模态分析;目标车的安全性设计……方法------CAE方法，试验方法，标准法规等。建立汽车设计CAE数据库---参考值数据库。车身模型的确立2、汽车结构有限元模型---汽车结构模型化1》汽车结构模型化技术几何模型—力学模型—计算模型：力学模型起着承上启下的作用，力学模型提供了载荷信息与边界条件。而几何模型并非就是计算模型。（1）计算目的不同计算模型不同（2）结构受力不同计算模型

8、不同结构部件可以分为杆、梁、板、壳、块体及平面应力应变等。其他特殊功能的单元有质量单元、弹簧单元、刚性单元、焊点单元、约束方程等。了解并用好这些单元，可以更方便地模拟实际结构。单元选择的准则是基于对结构受力状态分析与单元属性的理解。汽车结构模型化2》汽车结构模型化准则（1）用准确的力学组件构造模型杆、梁