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轿车车身刚度分析与结构优化研究

作　者: 雷明准
导　师: 陈心昭
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 车身有限元法固有频率灵敏度刚度分析刚度优化
分类号: U463.82
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 377次
引　用: 7次
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内容摘要

对轿车车身进行刚度特性的分析,可以指导人们对车身结构进行优化。轿车车身大多数采用全承载式结构,这种结构可以满足结构轻量化、操纵稳定性和制造工艺性等多方面要求。承载式车身几乎承载了轿车使用过程中的所有载荷,主要包括扭转和弯曲载荷。车身刚度不合理,将直接影响轿车的各项关键性指标,如:结构可靠性和耐久性、车身安全性、操纵稳定性、NVH性能、燃油经济性、车身结构轻量化、车身密封性、车身的静态和动态特性等。进行轿车车身刚度优化分析的研究,其主要目的是合理提高车身整体刚度,对车身局部刚度的薄弱环节进行合理而有效的加强,使车身整体刚度达到设计要求。同时,车身刚度优化可以使车身的振动特性得到改善,并且可以使车身整体重量得以最大程度上的减轻,进一步解决车身轻量化问题。本文利用有限元法对某A0车车身进行了刚度特性分析,探讨了车身刚度优化分析的方法。介绍了车身轻量化优化数学模型及结构灵敏度分析基本理论。探讨了车身轻量化策略及流程。建立了车身的有限元模型,分析了车身的结构灵敏度,对车身进行了优化设计,使车身减重3.37%,刚度和固有频率均有所提高。优化结果表明,在轿车开发过程中,灵敏度分析为车身结构修改提供了依据,是提升汽车NVH性能及车身轻量化的有效途径。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-12
第一章绪论  12-17
  1.1 引言  12
  1.2 轿车车身研究背景  12-13
  1.3 国内外发展现状  13-15
  1.4 课题来源以及研究内容  15-17
第二章有限元理论基础及CAE 技术  17-24
  2.1 有限元理论基础  17-21
    2.1.1 线弹性体静力学问题  17-18
    2.1.2 求解收敛问题  18-19
    2.1.3 结构整体刚度分析  19-20
    2.1.4 弹性体振动问题  20-21
  2.2 CAE 技术  21-23
    2.2.1 CAE 技术概述  21
    2.2.2 CAE 技术应用范围  21-23
    2.2.3 CAE 技术对车身设计的重要意义  23
  2.3 本章小结  23-24
第三章车身有限元分析模型  24-36
  3.1 车身刚度有限元模型建立原则  24-25
  3.2 车身刚度有限元模型建立过程  25-27
    3.2.1 车身结构简化  25-27
    3.2.2 单元类型的选取  27
  3.3 有限元网格质量控制  27-31
  3.4 焊点的简化与处理  31-32
  3.5 整车有限元模拟  32-35
    3.5.1 材料属性及单位  32-33
    3.5.2 有限元建模策略  33-35
    3.5.3 车身焊点模拟  35
  3.6 本章小结  35-36
第四章车身静刚度及动态特性分析  36-46
  4.1 车身刚度计算  36-38
    4.1.1 车身弯曲刚度计算  36-37
    4.1.2 车身扭转刚度计算  37-38
    4.1.3 轿车门窗开口变形  38
  4.2 车身刚度有限元分析  38-43
    4.2.1 车身弯曲刚度模拟计算分析  38-41
    4.2.2 车身扭转刚度模拟计算分析  41-43
    4.2.3 车身刚度评价  43
  4.3 车身模态分析  43-45
    4.3.1 模态分析理论  43
    4.3.2 模态提取方法  43-44
    4.3.3 车身模态分析  44-45
  4.4 本章小结  45-46
第五章车身结构灵敏度分析及刚度优化  46-53
  5.1 车身结构灵敏度分析  46-48
    5.1.1 灵敏度分析基本理论  46-47
    5.1.2 车身灵敏度计算  47-48
  5.2 车身结构优化  48-51
    5.2.1 车身结构优化要注意的问题  48-49
    5.2.2 车身结构优化分析数学模型  49
    5.2.3 车身结构优化思路及流程  49-50
    5.2.4 车身结构优化  50-51
  5.3 车身优化前后结果对比与评价  51-52
  5.4 车身结构优化展望  52
  5.5 本章小结  52-53
第六章总结与展望  53-55
  6.1 总结  53
  6.2 工作展望  53-55
参考文献  55-58
攻读硕士学位期间发表论文  58-59

轿车车身刚度分析与结构优化研究

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