基于NASTRAN的某SUV車身剛度及模態(tài)的仿真與優(yōu)化.pdf

1、現(xiàn)代社會生活中人們對汽車的要求不僅僅滿足于汽車的功能上，對汽車結(jié)構(gòu)和性能的要求也在不斷的提高，而車身是影響整車各種性能指標(biāo)的重大因素之一?，F(xiàn)代城市SUV幾乎采用承載式車身，車身整體承受了來自汽車的各個(gè)總成的載荷，如動力總成系統(tǒng)、懸架系統(tǒng)及排氣系統(tǒng)等，這就對其剛度等靜態(tài)力學(xué)性能和模態(tài)等動態(tài)力學(xué)性能提出了更高的要求。在車身的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)中，以有限元分析為代表的CAE技術(shù)起著相當(dāng)重要的作用，幾乎貫穿了汽車設(shè)計(jì)的全過程，有限元法的使用不僅可以大幅

2、度的縮短新車型的研發(fā)周期，還降低了項(xiàng)目的研發(fā)成本。
　　本文研究內(nèi)容來自于某SUV白車身結(jié)構(gòu)性能的研究項(xiàng)目，主要是利用靜力分析、模態(tài)分析、車身結(jié)構(gòu)靈敏度分析等理論，結(jié)合以有限元分析為代表的CAE仿真技術(shù)，對白車身進(jìn)行了分析，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對比，確保仿真的準(zhǔn)確度。本文主要針對車身剛度和模態(tài)的優(yōu)化分析與研究，使車身結(jié)構(gòu)滿足彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度和固有模態(tài)、接附點(diǎn)動剛度這些基本力學(xué)性能要求，同時(shí)使車身的靜、動態(tài)特性得到改善;建立了零件板件厚

3、度與剛度、模態(tài)的靈敏度關(guān)系，利用單目標(biāo)尺寸優(yōu)化，在不降低剛度和模態(tài)的基礎(chǔ)上，最大程度降低車身的質(zhì)量。本文主要的研究內(nèi)容如下:
　　建立了白車身的有限元模型，介紹了有限元建模的基本流程以及建模常用的材料參數(shù)，對車身的細(xì)節(jié)特征進(jìn)行了簡化，利用2D單元和3D（四面體）單元對車身進(jìn)行了網(wǎng)格的劃分，建立了詳細(xì)的有限元模型。
　　對白車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析（一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)和一階彎曲模態(tài)）、剛度分析（彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)動剛度）以及對主要安裝點(diǎn)動

4、剛度進(jìn)行了分析并作了相關(guān)評價(jià)，并對仿真值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了對比分析，個(gè)別模態(tài)和接附點(diǎn)動剛度未達(dá)到經(jīng)驗(yàn)值要求，最終通過改進(jìn)后端局部結(jié)構(gòu)和連接點(diǎn)部位的結(jié)構(gòu)對模態(tài)和原點(diǎn)動剛度進(jìn)行了控制。對車身的相對較弱部分進(jìn)行合理而有效的增強(qiáng)，有效的提高了車身的模態(tài)以及剛度。
　　對白車身的彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)、一階彎曲模態(tài)進(jìn)行靈敏度分析，找出了靈敏度相對較大的鈑金件，然后利用OptiStruct軟件進(jìn)行了單目標(biāo)（厚度）尺寸優(yōu)化，經(jīng)優(yōu)化后，使白