車身彎扭剛度分析方法

　　一、車身彎扭剛度分析的目的

　　車身剛度主要分為整體剛度和局部剛度，而車身彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度設(shè)計是車身NVH性能的基礎(chǔ)。與整車動力學相、整車NVH性能、疲勞耐久和操穩(wěn)性能等密切相關(guān)。

　　在《車身彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度目標值確定方法探討》一文中詳細介紹了車身彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度目標值定義的由來。一般情況下，白車身的彎曲剛度目標來源主要是整車彎曲模態(tài)，扭轉(zhuǎn)剛度目標來源主要是操縱穩(wěn)定性(懸架側(cè)傾剛度有關(guān))和整車扭轉(zhuǎn)模態(tài)。白車身的彎曲剛度不足時，可能會導(dǎo)致車身彎曲模態(tài)低，易與其他系統(tǒng)共振，影響整車NVH性能及整車耐久等;而白車身扭轉(zhuǎn)剛度不足時，可能導(dǎo)致整車異響，門洞產(chǎn)生較大的變形量，以至于門關(guān)不上，影響整車的動態(tài)密封性能等，白車身扭轉(zhuǎn)剛度對整車操穩(wěn)性能也有明顯影響。

　　一般，通過合理的整車模態(tài)匹配和車身振型調(diào)制等方法，設(shè)計開發(fā)車身結(jié)構(gòu)的整體和局部剛度，以達到良好的整車振動水平和操穩(wěn)性能。

　　二、車身彎扭剛度與整車NVH的關(guān)系

　　(1)一般來說，車身剛度越高， NVH性能會越好;

　　(2) 隨著時代的發(fā)展，車身的剛度越來越高;

　　(3)高剛度和輕量化指標成為車身開發(fā)中日益發(fā)展的趨勢。

　　

 

　　

 

　　三、白車身彎轉(zhuǎn)剛度的常用分析方法

　　(1)通過查閱相關(guān)文獻及資料，白車身的彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度計算方法較多，每個車企不盡相同，對剛度結(jié)果的讀取及評判也有不同的方法和參考。

　　

 

　　

 

　　(2)彎曲剛度計算，一般取車身兩側(cè)位移的平均值作為車身的位移值，同時還需要考慮到車身安裝點局部剛度的影響，取修正后的最大位移來計算車身的彎曲剛度值。

　　

 

　　上式中，和分別為左右兩側(cè)未修正前的最大位移值。

　　

 

　　

 

　　

 

　　上式中，和分別為前后支撐點位移平均值，L為前后支撐點距離，X為加載點的縱坐標。

　　

 

　　

 

　　

 

　　上式中，為修正后的彎曲剛度值。

　　

 

　　(3)扭轉(zhuǎn)剛度計算，左側(cè)前支撐點的扭轉(zhuǎn)角插值為：

　　

 

　　上式中，和為支撐前、后縱梁未修正扭轉(zhuǎn)角，為前支撐點縱向位置，和為支撐前、后前測點的縱向坐標。

　　

 

　　

 

　　

 

　　

 

　　

 

　　左側(cè)后支撐點的扭轉(zhuǎn)角插值為：

　　

 

　　左側(cè)扭轉(zhuǎn)剛度為：

　　

 

　　右側(cè)扭轉(zhuǎn)剛度與左側(cè)相同。

　　整體扭轉(zhuǎn)剛度為：

　　

 

　　四、白車身彎扭剛度提升方法簡略

　　在白車身彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度分析過程中，大部分都需要優(yōu)化，以達到預(yù)期的目標或參考值。白車身彎扭剛度提升方法比較多，如接頭法、截面法、對標法、應(yīng)變能法、靈敏度法等。在實際工程中靈敏度法、應(yīng)變能法應(yīng)用相對較多，而且效果非常明顯。

　　(1)截面剛度-根據(jù)截面形狀及相關(guān)特性，考慮提升截面剛度。

　　

 

　　(2)接頭剛度-通過對標相應(yīng)的接頭剛度進行提升白車身彎扭剛度，可通過接頭靈敏度識別關(guān)鍵接頭。

　　

 

　　(3)粘接剛度-隨著工業(yè)膠在汽車中的大量應(yīng)用，可通過增加結(jié)構(gòu)膠或膨脹膠來提升白車身彎扭剛度，這種方法在實際工程中有時效果非常明顯。

　　

 

　　五、小結(jié)

　　(1)白車身的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度與加載方式、邊界條件、結(jié)果取值及計算方式等因素有關(guān)，且結(jié)果會有一定的差異;

　　(2)一般情況下，BIP相對BIW的車身扭轉(zhuǎn)剛度約有20-25%的提升，具體數(shù)值與各車型結(jié)構(gòu)、電池包及安裝方式有關(guān);

　　(3)BIP帶上電池包相對BIP的車身彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度分別約有25-40%的提升，具體數(shù)值與各車型結(jié)構(gòu)、電池包及安裝方式有關(guān);

　　(4)前副車架對車身的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度影響較小，約在5%以內(nèi)，具體數(shù)值與副車架結(jié)構(gòu)及安裝方式有關(guān)。

　　(5)隨著科技的發(fā)展，特別鋁合金在車身的大量應(yīng)用，有些車身彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度達到非常規(guī)的數(shù)值;

　　(6)縱然白車身的彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度計算方法多種，建議在計算時考慮局部剛度的影響，或許其計算結(jié)果更具有工程參考意義。
       
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