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車身彎扭剛度分析方法

文章編輯:http://yinxing998.com發(fā)表時(shí)間:2021-04-14 17:19:06

  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(jì)是車身NVH性能的基礎(chǔ)。與整車動(dòng)力學(xué)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(biāo)值確定方法探討》一文中詳細(xì)介紹了車身彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度目標(biāo)值定義的由來(lái)。一般情況下,白車身的彎曲剛度目標(biāo)來(lái)源主要是整車彎曲模態(tài),扭轉(zhuǎn)剛度目標(biāo)來(lái)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(shí),可能會(huì)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(shí),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(dòng)態(tài)密封性能等,白車身扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)整車操穩(wěn)性能也有明顯影響。

  一般,通過(guò)合理的整車模態(tài)匹配和車身振型調(diào)制等方法,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)車身結(jié)構(gòu)的整體和局部剛度,以達(dá)到良好的整車振動(dòng)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(lái)說(shuō),車身剛度越高, NVH性能會(huì)越好;

  (2) 隨著時(shí)代的發(fā)展,車身的剛度越來(lái)越高;

  (3)高剛度和輕量化指標(biāo)成為車身開(kāi)發(fā)中日益發(fā)展的趨勢(shì)。

  

 

  

 

  三、白車身彎轉(zhuǎn)剛度的常用分析方法

  (1)通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)及資料,白車身的彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算方法較多,每個(gè)車企不盡相同,對(duì)剛度結(jié)果的讀取及評(píng)判也有不同的方法和參考。

  

 

  

 

  (2)彎曲剛度計(jì)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(shí)還需要考慮到車身安裝點(diǎn)局部剛度的影響,取修正后的*位移來(lái)計(jì)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*位移值。

  

 

  

 

  

 

  上式中,和分別為前后支撐點(diǎn)位移平均值,L為前后支撐點(diǎn)距離,X為加載點(diǎn)的縱坐標(biāo)。

  

 

  

 

  

 

  上式中,為修正后的彎曲剛度值。

  

 

  (3)扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算,左側(cè)前支撐點(diǎn)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(diǎn)縱向位置,和為支撐前、后前測(cè)點(diǎn)的縱向坐標(biāo)。

  

 

  

 

  

 

  

 

  

 

  左側(cè)后支撐點(diǎn)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(jiǎn)略

  在白車身彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度分析過(guò)程中,大部分都需要優(yōu)化,以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)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(duì)標(biāo)法、應(yīng)變能法、靈敏度法等。在實(shí)際工程中靈敏度法、應(yīng)變能法應(yīng)用相對(duì)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(guò)對(duì)標(biāo)相應(yīng)的接頭剛度進(jìn)行提升白車身彎扭剛度,可通過(guò)接頭靈敏度識(shí)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(guò)增加結(jié)構(gòu)膠或膨脹膠來(lái)提升白車身彎扭剛度,這種方法在實(shí)際工程中有時(shí)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(jì)算方式等因素有關(guān),且結(jié)果會(huì)有一定的差異;

  (2)一般情況下,BIP相對(duì)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(duì)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(duì)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(dá)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(jì)算方法多種,建議在計(jì)算時(shí)考慮局部剛度的影響,或許其計(jì)算結(jié)果更具有工程參考意義。
       
      本文由車身彎扭剛度機(jī)構(gòu)國(guó)測(cè)航天收集整理,僅供學(xué)習(xí),版權(quán)歸原作者所有!

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