白车身扭转刚度分析报告

白车身扭转刚度分析报告项目名称：QQ458321486编制：日期：校对：日期：审核：日期：批准：日期：XX汽车有限公司2013年03月目录1分析目的......................................................................................................................................12使用软件说明..............................................................................................................................13有限元模型建立..........................................................................................................................14白车身扭转刚度分析边界条件..................................................................................................15分析结果......................................................................................................................................36结论..............................................................................................................................................9白车身扭转刚度分析报告XX汽车有限公司第1页共9页1分析目的车身是轿车的关键总成，除了保证外形美观以外，汽车设计工程师们更注重车身结构的设计。车身应有足够的刚度，刚度不足，会导致车身局部区域出现大的变形，从而影响了车的正常使用。低的刚度必然伴随有低的固有频率，易发生结构共振和声响。本报告以QQ白车身为研究对象，利用有限元法，对其进行扭转刚度分析。2使用软件说明本次分析采用Hypermesh作前处理，Altairoptistruct求解。HyperMesh是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能；AltairOptistruct是一个综和隐式和显示求解器与一体的大规模有限元计算软件，几乎所有的线性和非线性问题都可以通过其进行求解。AltairOptistruct最强大的功能是其友好的CAO接口，通过AltairOptistruct可以进行形状、尺寸、拓扑结构等优化，采用固定的内存分配技术，具有很高的计算精度和效率。3有限元模型建立根据设计部门提供的白车身的工艺数模建立QQ的计算模型，对模型进行了有限元离散处理：白车身所有零部件都采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模拟，少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要；粘胶用实体单元模拟，焊接采用CWELD和RBE2单元模拟。其中四边形单元469700个，三角形单元15543个，三角形单元比例3.4%。QQ数模及有限元模型见下图：图1QQ数模及有限元模型4白车身扭转刚度分析边界条件对设计车QQ施加边界条件：在前悬架与车身连接处约束X、Y、Z移动自由度和X、Y的旋转自由度，分三个子工况在后悬架板簧前吊耳铰接处、两吊耳中间限位支架处和板簧后吊耳铰接处施加大小为3000N、方向相反两个集中力。白车身扭转刚度分析各子工况边界条件的加载如下：白车身扭转刚度分析报告XX汽车有限公司第2页共9页图2白车身扭转刚度分析子工况1边界条件图3白车身扭转刚度分析子工况2边界条件白车身扭转刚度分析报告XX汽车有限公司第3页共9页图4白车身扭转刚度分析子工况3边界条件5分析结果考虑到本车前悬架为独立悬架，后悬架为板簧连接的非独立悬架，通过分析得到每个扭转子工况下加载点的最大位移，来计算白车身在每个子工况下的扭转刚度，然后求得平均扭转刚度作为白车身的扭转刚度。在各扭转工况下，白车身Z向变形图如下：图5QQ白车身Z向变形图（子工况1）白车身扭转刚度分析报告XX汽车有限公司第4页共9页图6QQ白车身Z向变形图（子工况2）图7QQ白车身Z向变形图（子工况3）根据分析得到的位移数值，可以求出各个子工况的扭转刚度。扭角计算公式为：θ＝arcsin((|Z1-Z2|)/Y)，其中Z1、Z2为左右加载点Z向位移，Y为左右加载点Y向距离。扭转刚度计算公式为：扭转刚度＝)/()180(T白车身三个扭转子工况下加载点的Z向位移、扭角计算值和刚度见下表：白车身扭转刚度分析报告XX汽车有限公司第5页共9页表1加载点位移和刚度表子工况1子工况2子工况3左、右加载点位移（mm）3.3793.3614.85-4.106-5.412-5.623扭角（º）0.4380.5130.612刚度（N·mm/º）6718.95732.44801.9计算平均刚度作为白车身的扭转刚度：白车身扭转刚度＝（6718.9+5732.4+4801.9）/3＝5751.1N·mm/º本次分析在车身纵梁下部和门槛下部分布了一系列考核点，通过考核点的X坐标值和车身扭转时产生的转角描绘扭转变形曲线。考核点如图8所示。图8QQ车考核点位置白车身扭转刚度分析报告XX汽车有限公司第6页共9页表2扭转子工况1考核点变形值序号X坐标（mm）考核点垂向变形量Z1-Z2（mm）/扭角（°）前纵梁Z1-Z2（mm）扭角（°）门槛Z1-Z2（mm）扭角（°）后纵梁Z1-Z2（mm）扭角（°）1100-0.395-0.030972400-0.903-0.069943700-1.474-0.10871-2.196-0.092534900-2.205-0.14972-2.998-0.1236051200-2.986-0.19869-4.237-0.1785361500-3.825-0.25741-5.528-0.2326271800-5.172-0.31051-6.692-0.2813582100-7.648-0.32223-6.182-0.3606192400-8.761-0.36874-7.101-0.41515102600-7.461-0.43620112800-7.718-0.45122123000-7.747-0.45287133200-7.669-0.44872扭转子工况1变形曲线见下图：图9扭转子工况1变形曲线图白车身扭转刚度分析报告XX汽车有限公司第7页共9页表3扭转子工况2考核点变形值序号X坐标（mm）考核点垂向变形量Z1-Z2（mm）/扭角（°）前纵梁Z1-Z2（mm）扭角（°）门槛Z1-Z2（mm）扭角（°）后纵梁Z1-Z2（mm）扭角（°）1100-0.390-0.030582400-0.896-0.069403700-1.459-0.10761-2.214-0.093294900-2.188-0.14857-3.040-0.1253351200-2.941-0.19569-4.341-0.1829161500-3.749-0.25229-5.657-0.2380571800-5.105-0.30648-6.902-0.2901882100-7.964-0.33554-6.170-0.3599192400-9.293-0.39114-7.191-0.42041102600-7.750-0.45310112800-8.303-0.48542123000-8.666-0.50659133200-8.770-0.51314扭转子工况2变形曲线见下图：图10扭转子工况2变形曲线图白车身扭转刚度分析报告XX汽车有限公司第8页共9页表4扭转子工况3考核点变形值序号X坐标（mm）考核点垂向变形量Z1-Z2（mm）/扭角（°）前纵梁Z1-Z2（mm）扭角（°）门槛Z1-Z2（mm）扭角（°）后纵梁Z1-Z2（mm）扭角（°）1100-0.377-0.029562400-0.890-0.068933700-1.452-0.10709-2.239-0.094344900-2.174-0.14762-3.079-0.1269351200-2.889-0.19223-4.363-0.1838461500-3.643-0.24516-5.735-0.2413371800-4.937-0.29640-7.016-0.2949782100-8.137-0.34283-5.971-0.3483092400-9.568-0.40271-6.930-0.40515102600-7.553-0.44158112800-8.173-0.47782123000-8.787-0.51367133200-9.372-0.54837扭转子工况3变形曲线见下图：图11扭转子工况3变形曲线图白车身扭转刚度分析报告XX汽车有限公司第9页共9页6结论通过上述计算结果可知：6.1QQ白车身扭转刚度为5751.1N·mm/º。6.2通过变形云图可以看出，设计车位移等值线过渡自然，无突变，说明白车身变形状态良好，见图5～图7。6.3从扭转变形曲线看，曲线无突变，该车扭转变形良好。