撮要：以某铝合金白车身为探索宗旨，成立有限元剖析模子。以车身布局关键零部件的厚度为策画变量，对白车身品质、模态频次、屈曲刚度、旋转刚度举办敏捷度剖析。按照敏捷度剖析成果，对以上布局机能敏捷度较低的部件举办轻量化、对布局机能影响较大的部件举办厚度优化。终究在保证铝合金白车身以上布局机能不低沉的情景下，提议具备重大教导意义的轻量化计划，实行了惬意的减重成绩。

关键词：白车身；有限元；敏捷度剖析；轻量化

0引言

一个布局机能精良的白车身布局是汽车的根底。当代汽车车身布局根底都采取的是承载式车身，车身布局要继承汽车行驶历程中从路面传来的全数载荷以及百般配重的加快率载荷，于是白车身的布局机能就特别重大。白车身策画早期的重要机能参数有模态频次、屈曲刚度、旋转刚度，这几本机能将直接影响到整车机能的是曲。探索成效显示白车身的刚度对整车的刚度机能奉献量到达了60%以上。车身布局的低阶模态反响了车身布局的团体动态机能，是管束着整车振荡性格的重大目标[1]。白车身的模态和刚度也是汽车布局经久机能、NVH机能的重大目标参数，于是探索并保证白车身有优越的模态、刚度机能是特别重大的[2]。

跟着人们对汽车燃油经济性和新动力汽车行驶历程的请求越来越高，不管是保守汽车临盆企业照旧新动力造车新气力都对汽车的轻量化特别注意。低沉车身的分量将直接擢升燃油经济性和新动力汽车行驶历程。探索质料说明：车身分量每裁减10%，燃油耗费就会低沉6%-8%[3]。

1有限元模子的成立

国内自立的某铝合金车身是由铝合金型材、锻造件和钣金件毗邻而成的。布局简洁的锻造件、型材和钣金件用壳单位模仿，单位尺寸8mm。较量繁杂的锻造件用实体单位模仿，单位尺寸为3mm。铝合金车身的重要毗邻方法为铆接（FDS、SPR）、粘胶、焊缝，铆接用直径为5mm的acm范例焊点模仿，粘胶用adhesives范例单位模仿，焊缝用rbe2单位模仿。有限元剖析模子如图1所示。

图1白车身有限元模子

2白车身根底机能打算

在举办布局机能优化以前，首先要对目下的布局机能有所熟悉。布局轻量化于是布局剖析为根底的，于是第一步要对该白车身的模态、屈曲旋转刚度举办剖析，熟悉布局的根底机能。

2.1白车身模态剖析成果

本文打算的白车身模态为自如模态，从剖析布局中找到白车身的第一阶团体模态。剖析仿真成果得悉：①白车身模态前6阶为刚体模态。②第7、8、9阶模态为部分模态。③第10阶模态为该白车身的第一阶团体模态（旋转模态），模态频次为51.5Hz，模态振型如图2所示。

图2白车身第一阶团体模态振型

2.2白车身屈曲刚度剖析

白车身屈曲刚度工况畛域前提及载荷：抑制先后螺旋弹簧安设支坐地方自如度，保证白车身不变又不太甚抑制，抑制的自如度分派详见图3。载荷施加在如图3所示核心线的门坎梁上，两个门坎梁各施加N。

从打算成果中讨取丈量点位移，打算获得修削后的屈曲位移为0.mm，经打算白车身屈曲刚度值为N/mm。

图3屈曲刚度剖析畛域前提

2.3白车身旋转刚度剖析

白车身旋转刚度工况畛域前提及载荷：抑制白车死后螺旋弹簧安设支坐地方自如度，抑制的自如度如图4所示。前减震器安设点核心施加MPC抑制，让两个安设孔核心Z向位移相悖。旋转刚度工况施加旋转载荷为N·m。

从打算成果中讨取获得测试点的位移，打算获得修削后的旋转角为0.°，打算获得白车身旋转刚度值为N·m/°。

图4旋转刚度剖析畛域前提

3敏捷度剖析3.1敏捷度讲解

车身敏捷度重要包括静态敏捷度和动态敏捷度。静态敏捷度是指白车身的屈曲旋转刚度对策画变量的敏捷度，也包括车身品质相对策画变量的敏捷度[4]。动态敏捷度本文重要打算模态对策画变量的敏捷度[5]。

敏捷度剖析根底观念重要有分量敏捷度、模态（刚度）敏捷度、相对敏捷度。

①分量敏捷度：某钣金补充1mm，白车身分量的改革量。

②模态（刚度）敏捷度：某部件补充1mm，白车身模态频次（刚度）的改革量。

③模态（刚度）相对敏捷度：某部件使白车身分量补充1%，对白车身模态频次（刚度）改革的百分比。

④模态（刚度）平衡敏捷度：每个零件都加厚1%，对白车身模态频次改革的百分比。

以某铝合金白车身为探索宗旨，成立白车身有限元模子。本文筛选了53个部件做为敏捷度探索宗旨，其厚度做为策画变量，如图5所示。以白车身根底旋转模态、屈曲旋转刚度做为抑制，品质最小做为宗旨。打算这些部件的厚度改革对车身品质、模态、屈曲旋转刚度的敏捷度。按照打算成果，获得各零部件的模态、屈曲刚度、旋转刚度的相对敏捷度、平衡敏捷度以及相对敏捷度与平衡敏捷度的比值。经过比值来判定该零部件对车身布局机能参数的重大性[6]。采用对布局机能影响较量大的零部件举办机能优化，采用对布局机能奉献小的零部件举办轻量化[7-8]。

图5敏捷度剖析关键零部件

3.2打算成果剖析

对各部件的敏捷度剖析成果举办办理，获得各个部件厚度对白车身的模态、屈曲旋转刚度的相对敏捷度平宁均敏捷度。此中模态相对敏捷度较高的部件如图6所示。

图6模态相对敏捷度较高的部件

对屈曲刚度相对敏捷度较高的部件如图7所示。

图7屈曲相对敏捷度较高的部件

对旋转刚度相对敏捷度较高的部件如图8所示。

图8旋转相对敏捷度较高的部件

3.3厚度优化计划讲解

归纳斟酌模态敏捷度、屈曲刚度敏捷度及旋转刚度敏捷度，选择对三本机能影响都较量小的部件举办轻量化，并筛选敏捷度较高的部件补充厚度，擢升布局机能。终究选择出如图9所示部件举办厚度优化，各部件的厚度改革情景如表1所示。

图9需求优化厚度的部件

表1厚度改革表

3.4轻量化计划机能考证

按照以上轻量化计划对有限元模子举办修削，再次打算白车身的模态、屈曲刚度、旋转刚度。将轻量化先后的模子及布局机能举办对照，如表2所示。

表2轻量化先后对照

剖析统计表可知：按照敏捷度剖析成果对关键部件的厚度举办优化后，白车身的旋转模态频次和屈曲刚度有所擢升、旋转刚度根底坚持稳固，但白车身品质裁减了4.1kg。

4论断

欺诈敏捷度剖析的办法对白车身布局举办轻量化，在保证了车身模态、屈曲旋转刚度的前提下，提议轻量化计划。这类办法对白车身轻量化办事有重大的教导意义，为轻量化计划的提议供应了重大根据。

本文欺诈敏捷度剖析的办法，对某铝合金白车身布局举办轻量化剖析。在白车身旋转模态、屈曲刚度、旋转刚度不低沉的情景下，使白车身品质低沉了4．1kg，轻量化成绩显然。即便轻量化计划的履行还要归纳斟酌其余机能，但敏捷度剖析办法为轻量化办事指通达方位，供应了数据援手。

起原：期刊-《内燃机与配件》；做家：罗宾①LUOBin；马丽春②MALi-chun；李金龙①LIJin-long（①辽宁忠旺团体有限公司；②青岛大学材料科学与工程学院）

汽车轻量化计划库暂时，轻量化无疑是汽车行业进展的重中之重。比年来，不管是新材料的运用、创造工艺的革新照旧布局策画的革新，轻量化也许说是为汽车创造业带来了铺天盖地的改革。关于汽车创造商来讲，一套归纳斟酌企业运做、资本欺诈和成本管束等要素的确切可行的轻量化办理计划将为其博得更多的商场。参预汽车轻量化计划库的上风

1.成立效劳于整车厂的系统量化技能及供给链消息库；2.哄骗宗旨：整车或零部件企业轻量化工程师、产物工程师和购买工程师；3.买通“技能链”与“供给链”，让您的汽车轻量化计划与客户零间隔。

参预方法

长按鉴别/扫描

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lktp/1092.html