輕型客車白車身有限元建模及動靜態(tài)特性分析.pdf

1、現(xiàn)代生活中,汽車在人們生活中的地位越來越重要.一個國家的汽車制造業(yè)的水平,在很大程度上也反映了其科技發(fā)展水平.許多發(fā)達國家汽車的普及已經(jīng)達到了很高的程度.車身是汽車的三大總成之一,它不僅要有漂亮的整體視覺效果、足夠的空間、流暢的外形曲線,更重要的是要有優(yōu)越的性能.因此車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計與改進在汽車的設(shè)計中占有很重要地位.該論文立題來源江蘇省科委"十五"重大科技攻關(guān)項目"南京依維柯A40新客車數(shù)字化車身動態(tài)優(yōu)化與系統(tǒng)".以南京躍進汽車集團依維

2、柯A40新客車為對象,應(yīng)用數(shù)值分析和優(yōu)化設(shè)計等先進技術(shù),通過車身造型、詳細有限元建模、動態(tài)試驗及分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、靈敏度分析等數(shù)字化產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)技術(shù),完成新客車車身動態(tài)優(yōu)化分析.其主要內(nèi)容包括:1.白車身的動力學(xué)建模 (1)根據(jù)白車身總成及零件裝配關(guān)系建立了白車身三維實體模型.(2)基于CATIA的CAD三維實體模型,在有限元分析軟件ANSYS中經(jīng)過曲面和曲線的修改、曲面重構(gòu)、結(jié)構(gòu)的合理簡化,建立了各零部件的詳細有限元模型.(3)基于零部

3、件及分總成的模態(tài)試驗結(jié)果,對有限元總成裝配模型建模精度較高的單層板結(jié)構(gòu)、環(huán)形截面梁單元BEAM188和節(jié)點耦合三種方式進行比較.以精度較高的單層板結(jié)構(gòu)來模擬點焊結(jié)構(gòu),以節(jié)點耦合來模擬螺栓聯(lián)接結(jié)構(gòu).以能夠精確反映車身沖壓部件結(jié)構(gòu)特性的四邊形殼單元SHELL63為主,建立了各分總成詳細有限元模型和由875個構(gòu)件組成的精確白車身結(jié)構(gòu)的有限元模型.其單元數(shù)量級在十萬以上,為國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平.2.分總成及零部件模態(tài)試驗及動力建模方法比較 設(shè)計了

4、乘客門腳踏板分總成及零件的模態(tài)試驗.通過試驗測得了分總成及零件的質(zhì)量和模態(tài)特征,并與虛擬環(huán)境中的諧響應(yīng)計算結(jié)果進行對比.指出了在大型有限元模型總成裝配時對密集焊點較為精確的模擬方法.3.白車身結(jié)構(gòu)分析 (1)在虛擬環(huán)境下,模擬了白車身在靜態(tài)扭轉(zhuǎn)、靜態(tài)彎曲、彎扭聯(lián)合等典型工況.并得到了該工況下的應(yīng)力分布和變形.通過計算得到的車身局部應(yīng)力集中區(qū)與該車在跑車試驗中所發(fā)現(xiàn)的危險部位統(tǒng)計數(shù)據(jù)基本吻合.(2)完成了虛擬環(huán)境中白車身的模態(tài)分析.通過對

5、白車身的模態(tài)分析,獲得了車身結(jié)構(gòu)固有的振動特性,并找出了車身結(jié)構(gòu)在動態(tài)激勵時的薄弱環(huán)節(jié).對車身結(jié)構(gòu)的改進具有指導(dǎo)意義.(3)對比了車身與車架三種聯(lián)接方式對車身側(cè)偏剛度的影響.以螺栓聯(lián)接部位耦合節(jié)點五個自由度對剛性聯(lián)接方式進行模擬.以彈簧阻尼單元COMBIN14對柔性聯(lián)接方式進行模擬.得到了在不同聯(lián)接方式下車身承受側(cè)向加速度時的應(yīng)力和車身變形的變化情況,對生產(chǎn)實踐具有指導(dǎo)意義.4.乘客門腳踏板分總成的靈敏度分析及優(yōu)化設(shè)計 該文的優(yōu)化設(shè)計部