汽车车身设计第四章

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1、普通高等教育“十一五”国家级规划教材《汽车车身设计》第四章车身结构刚度和动力学性能设计提纲第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度第二节车身结构的动力学性能设计一、车身振动特性二、车身结构动力学性能设计第三节结构设计过程与性能实现一、结构方案设计阶段二、结构研究阶段三、结构完善阶段四、白车身结构设计完成的总结车身在外界激励作用下将产生变形，引起系统的振动当外界激振频率与系统固有频率接近，或成倍数关系时，将发生共振使乘员感到不舒适带来噪声部件疲劳损坏破坏车身表面的防护层和车身的密封

2、性汽车设计目标——高刚度、轻重量利于悬架的支持，使车辆系统正常工作利于改进振动特性节能提高汽车动力性、经济性、操纵稳定性高刚度、轻重量的关键：结构动力学设计与结构动力学相关的车身结构基础性能车身静刚度车身动刚度车身刚度最终影响汽车的目标性能NVH（Noise、Vibration、Harshness）特性碰撞安全性车身结构耐久性车身结构刚度和动力学性能设计过程：1）选定竞争车型，进行对标分析2）对新设计提出具体目标要求3）实施车身拓扑构造技术，选择结构方案4）建立车身CAE模型5）结构优化6）试验验证7）完善化8）结

3、论—产品设计的全面评估车身刚度整体刚度：决定于部件布置和车身结构设计局部刚度：主要是安装部位、连接部位、大面积板壳件刚度决定于局部车身结构断面形状和采用加强结构等车身刚度设计是满足车身结构动力学要求的基础，一般采用如下方法刚度测试和分析车身整体刚度设计车身局部刚度第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度车身的刚度在整车刚度中占有很大成份整车刚度和部件刚度的贡献的测量：1）整车弯曲刚度2）整车扭转刚度3）每个部件的贡献第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、

4、车身局部刚度对标分析，确定车身的初步目标刚度指标弯曲刚度和扭转刚度模态频率要求第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度例：前风窗对整车扭转刚度贡献达15%，对整车弯曲刚度贡献为6%，加强A柱横截面和顶盖前横梁截面，以及加强A柱上、下接头的刚度很有意义地板的中间通道构件在实例中对整车弯曲刚度贡献8%，对扭转刚度贡献7%。增加通道横向构件能使通道更好地起到承载结构件的作用第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度车身刚度测量装置a)测量弯曲刚度（左、

5、右同向加载Fb）b)测量扭转刚度（左、右反向加载Fd）第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度车身整体刚度指车身的弯曲刚度和扭转刚度良好的整体刚度防止结构在载荷作用下产生大的变形利于汽车操纵性第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度车身整体刚度设计方法（一）构造车身基本结构并建立概念设计模型（二）车身刚度优化第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度（一）构造车身基本结构并建立概念设计模型车身基本结构指主要用以

6、传递载荷的车身结构概念设计模型参考竞争车型结构考虑采用材料、工艺等先进技术兼顾车辆总体布置和造型的要求有限元概念分析模型用以分析结构刚度根据结构的CAD模型建立例：PBM模型第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度（二）车身刚度优化通过优化计算和经验设计，直到模型的各个部分的性质得到合理的匹配，满足总的刚度设计目标优化后的模型各部分性质就是下一步车身详细设计的指南第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度（二）车身刚度优化1.优化目标车身刚度优化

7、的目标是高刚度/轻重量高刚度静刚度指标车身结构的一阶弯曲和一阶扭转模态频率轻重量应变能计算组件的贡献分析第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度（二）车身刚度优化2.灵敏度和灵敏度分析构件截面特性和接头刚度对材料几何尺寸变化的灵敏度结构整体刚度对截面特性、接头刚度或板厚变化的灵敏度选择较灵敏的变量或部位进行修改，引导结构优化的方向第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度（二）车身刚度优化第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设

8、计三、车身局部刚度（二）车身刚度优化第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度（二）车身刚度优化第一节车身结构刚度设计一、刚度测试和分析二、车身整体刚度设计三、车身局部刚度（二）车身刚度优化3.接头优化①对标确定车身NVH性能水平，并初步分派各接头刚度指标②参考样车和积累的数据，进行接头初步构造和尺寸选择③建立接头刚度约束下