白车身模态灵敏度分析及厚度优化

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白车身灵敏度分析规范

白车身灵敏度分析规范

1
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DESVAR
1 gc10.75 0.6 0.9
$HMNAME DVPRELS 1
~gc1 1
DVPREL1 1
PSHELL
1
4
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1.0
5. 选择 SOL200 求解器
关键字:SOL 200
6. 设置分析类型
变量的初始值、下限和上限
变量和板件属性关联
0.0
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白车身灵敏度分析规范1of10pdfcreatedwithpdffactoryprotrialversion1标题摘要目录11标题标题部件子系统名上一级系统版本号白车身灵敏度分析规范白车身na目的相关的试验规范分析白车身性能对板件厚度的灵敏度na撰写人撰写日期黄石华2011032612摘要白车身灵敏度分析就是确定白车身特性响应对板件厚度变化的灵敏度白车身特性响应主要包括扭转模态频率和扭转刚度弯曲刚度工况下的关注点位移
白车身灵敏度分析规范
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1 标题/摘要/目录
1.1 标题
标题
白车身灵敏度分析规范
目的
部件/子系统名 上一级系统
白车身
N/A
相关的试验规范
分析白车身性能对板件厚度的灵敏度
S
i r
=
0.01M 0
S
i m
P0
×
S
i p
× 100%
(1)
式中,
S
i r
为第
i
个部件的相对灵敏度;
M 0 为白车身初始状态总重量;

某铝制物流车白车身刚度灵敏度优化分析

某铝制物流车白车身刚度灵敏度优化分析

0前言为了应对日益突出的能源危机和环境污染,实现可持续发展,轻量化已成为汽车产业的发展方向之一。

由于车身质量占整车质量的40%~50%左右,因此车身是轻量化设计的关键总成[1-2]。

然而,在实际路况中,车身需要承受弯曲、扭转、颠簸、转弯、制动、驱动等各种载荷,因此,车身刚度性能设计的合理与否将直接影响到整车的可靠性、安全性、NVH等多方面性能[3-5]。

所以,如何在保证刚度的基础上实现轻量化是车身设计的重要课题。

此外,传统汽车多为钢制,铝合金因具有质轻、可塑性强、回收好等一系列优良性能而被广泛应用,目前越来越多的汽车采用铝制材料[6-8]。

然而国内铝合金车身的应用尚未成熟,文献中关于铝制汽车方面的研究也相对较少,因此对铝制白车身进行研究具有十分重要的意义。

作为轻量化设计的技术手段之一,灵敏度优化分析广泛应用于汽车概念设计及详细设计阶段[9-11]。

本文以某铝制物流车白车身为研究对象,建立有限元模型,在对初始方案进行刚度分析的基础上,以白车身质量最小为优化目标,以白车身弯曲刚度不低于目标值为约束条件,以白车身料厚为设计变量,得到弯曲刚度对车身料厚的灵敏度,对灵敏度大的车身料厚进行加厚处理,对灵敏度小的车身料厚进行减薄处理,最终得到优化后的车身料厚分布。

1灵敏度优化分析理论灵敏度是设计响应对设计变量的偏导数,反映出设计响应对设计变量变化的敏感程度[12-13]。

对于有限元方程:KU=P(1)式中,K为刚度矩阵;U为单元节点位移矢量;P为单元节点载荷矢量。

两边对设计变量X求偏导数:∂K∂X U+K∂U∂X=∂P∂X(2)则节点位移向量U对设计变量X的偏导数为:∂U∂X=K-1(∂P∂X-∂K∂X U)(3)一般来说,设计响应是位移矢量U的函数:g=Q T U(4)所以设计响应对设计变量的偏导数为:∂g∂X=∂Q T∂X U+Q T∂U∂X(5)由此即可求得目标函数和约束函数对设计变量某铝制物流车白车身刚度灵敏度优化分析杨珊,夏德伟,王雪飞(辽宁忠旺集团有限公司产品设计与应用研究所,北京100102)摘要:以某铝制物流车白车身为研究对象,通过建立有限元模型对其初始方案进行弯曲刚度和扭转刚度分析。

某SUV白车身模态分析及优化设计

某SUV白车身模态分析及优化设计

某SUV白车身模态分析及优化设计文章介绍了某SUV车型的白车身模态分析,并针对计算结果对车身结构和布局进行优化,使整车刚度趋于合理。

优化结果显示:优化后结构、刚度更加合理,并且一阶扭转提高了4HZ,车身重量减少1.5KG。

标签:模态分析;结构优化;有限元分析前言现代汽车设计领域,有限元分析得到了广泛的运用。

车身作为汽车的关键总成,其力学特征对整车的动力学特征起关键作用。

车身模态分析则关系到整车刚度、常规震动和车身减重。

实践证明对白车身结构进行有限元分析可以提前发现、避免相关的设计缺陷,及时整改、优化设计。

从而缩短开发周期,节约试验费用。

文章通过对白车身的模态分析对设计进行结构优化,使得车身结构局部模态和整体刚度特征满足模态规划要求。

1 有限元模型有限元分析基本是利用一组离散化单元组集代替连续体机构进行分析,这种单元组集体称结构力学模型。

车身模型建立原则为能反映车身主要力学结构特征和边界约束条件,其次可考虑在保证正确性的基础上对模型进行适当的简化。

模型建立过程需考虑:模型的简化、网络划分、材料属性确定、单元选择及模型的连接与装配。

为此对模型建立进行了如下处理:1.1 模型建立采用了基准尺寸为10mm的QUASD4划分SHELL单元,局部采用了大于3mm的小尺寸划分,在非关键区域几何过度区少量采用了TRIA3单元。

TRIA3单元占总数的比率小于5%。

1.2 孔径6mm~10mm,用方孔代替;孔径大于10mm,保留孔,孔周围两圈偶数个单元,其他非重要小孔可忽略。

1.3 翻边至少要划分两排网格,圆角大于3mm可以保留,螺栓用RIGID或梁连接。

1.4 焊点采用CWELD/ACM单元,方向同连接壳单元法向量平行。

焊缝则采用CQUAD4和CTRIA3模拟,对不考察局部应力的情况下,有选择性采用节点重合,并保证网络的几何匹配。

根据车身提供的数字模型,最终白车身带玻璃有限元模型单元547,219,节点569,580个,见图1。

基于灵敏度的白车身轻量化优化分析

基于灵敏度的白车身轻量化优化分析
K e w o ds:e stvt BI ;i hweg t y r s n iiiy; W lg t ih
迫 于 竞 争 的 压 力 , 车 制 造 厂 商 不 断 加 强 对 汽
能 顺 利 进 行 。简 言 之 , 敏 度 分 析 就 是 确 定 在 整 灵
成本 的控 制 , 白车 身 的 轻 量 化 是 达 到 该 目的 的重
计 的可行域 , 解生成 优 化方案 ; 求 根据 车身 材料 库 , 行厚度 尺 寸规 格 化 , 进 并通 过 车身 N H、 V 安全 和 耐久 性 能验 证性 计算来 选择 最佳 方案 。实 车验证 表 明 , 用 N s a 应 at n软件 , r 采用 上述 方法 , 不仅保 证 了相 关性 能 , 而且 有效 实现 了 白车身 轻量化 。
要 手 段 。尽 管 可 以通 过 新 材 料 的使 用 来 实 现 减 少
个 设计 空 间 内满 足 设 计 约 束 的 前 提 下 , 个 设 计 各 变 量变 化 对 结 构 响 应 的影 响 程 度 , 而 得 到 合 理 从 的优化 路 径 。 同 时 , 用 灵 敏 度 分 析 的 结 果 也 可 利 以建 立 参 数模 型 , 问 题 参 数 化 , 利 用 优 化 算 法 把 再
Absr c : e BI e st t de s b l a e o Na ta t a t Th W s n ii y mo lwa uitb s d n vi sr n. S n iiiy ures f mo e a d tfn s f BI a u e stvt c v o d n sif e s o W bo t c m p n n hik se r b an d. W i d q a ey c n i e ng s c rt o o o e tt c ne s s we e o t ie t a e u t l o sd r e u y c mpo e t n rtc lc m p n nt h e s— h i i n n sa d c i a o o e s,te f a i i be r go fo i z t n d sg fmo e n t f e s we e s t nd s v r lk n s o c m e r c u rd. Thik s l e inso ptmiai e i n o d la d si n s r e ,a e e a i d fs he swee a q ie o f c ne s sz swe e s e i e t h W t ia tb s ie r p cf d wi t e BI maer ldaa a e,a d o tmie c e sc o e fe ro ma c s o i h n p i z d s h me wa h s n atrpef r n e fNVH ,s ey f a t a r blt r ai td. Vai t n o e ce h ws t a ,usn sr n a b v t o s, t e o a c s r nd du a iiywe e v ldae ldai fv hils s o h t o i g Na ta nd a o e me h d he p r r n e ae f m e ue ns r d,me n ie, BI iht i h sg s a h e e fe tv l a whl W l we g tde in i c iv d efc iey. g

白车身骨架模态研究与结构优化设计

白车身骨架模态研究与结构优化设计

2024年第2期47白车身骨架模态研究与结构优化设计马保林,熊辉,张略(奇瑞汽车股份有限公司,芜湖 241000)摘 要:为了提高某承载式车身骨架的模态,解决其在汽车行驶过程中与外界激励频率重合产生共振和异响,改善白车身骨架的NVH性能,对某轿车白车身进行研究并对关键零部件进行了结构优化设计,并进行有限元分析验证。

根据有限元分析及实车验证,这些结构优化方案对改善车身模态频率具有良好的效果,为其他车型提供设计参考。

关键词:模态分析,结构优化,白车身,有限元分析中图分类号:U463.8 文献标识码:A 文章编号:1005-2550(2024)02-0047-05Research on the BIW Modal and Optimization Design of theStructuralMA Bao-lin, XIONG Hui, ZHANG Lue (Chery Automobile Co., Ltd., WuHu 241000, China)Abstract: In order to improve the mode of a load-bearing body frame, solve the resonance and abnormal noise caused by its overlap with the external excitation frequency during the driving process of the car, and improve the NVH performance of the BIW skeleton, the BIW of a car was studied, and the structural optimization design of key components was carried out, and the finite element analysis was carried out to verify it. According to the finite element analysis and actual vehicle verification, these structural optimization schemes have a good effect on improving the modal frequency of the body, and provide design reference for other models.Key Words: Modal Analysis; Structural Optimization; Body-In-White; Finite Element Analysisdoi:10.3969/j.issn.1005-2550.2024.02.008 收稿日期:2024-01-021 前言随着我国汽车行业的飞速发展,乘员对于汽车振动噪声品质的要求不断提高。

某轿车白车身模态分析与优化

某轿车白车身模态分析与优化

{ ( y f )=f x Y z e: H , ,, ) 6( , ,) l | '
() 3
其 中 : q 。 ,))为矢 量振 幅 ; { ( 'z b , ∞ 简谐 运 动 的角 频 率 。将其 代人 ( ) 得 : 2, 【 一∞ 】 b e p i i = ) K ( x (t O ) o) () 4 () 5
果 精 确度 降 低 ; 删 去 对 整 体 性 能 影 响 不 大 的 小 部 ③
件, 但保 证 总体 白车 身质 量与 实际 质量 相差 不大 。 现代轿 车 多采用 全 承载式 车 身 , 体骨 架结构 由 车
车体结 构件 及 覆 盖件 焊 接 而 成 】 白车 身 的焊 接 工 。
中 图分类号 : 4 U6 文献标识码 : A 文章编号 : 0 — 44 2 l ) 3 0 2 - 3 1 6 4 l (0 1 0 - 0 6 0 0
M o la a yБайду номын сангаасi nd o i ia i n o ar sbo y—i da n l ss a ptm z to fc d n—wh t ie Xi a y , F n a a Zh o- i e g L n—fn a g,W a g Ho g io,H u n-b n n -xa iYa o
A src:Fn e m n m dl n yiter i d c s db ey. df i l n m e cr oy i- ht( I b t t ii et oa a s o i us r f a ntee t o l f a’b d-n w i BW) a t de al sh y s s e i l n i e me d o a s e
研 穷 与 分 析

白车身动态灵敏度分析及优化设计

白车身动态灵敏度分析及优化设计

数 的灵敏度 分析 。最 后 , 灵敏 度分 析 的基础 上 , 在 选
取灵 敏部 件进行 了结 构优 化设计 。
1 轿 车 白 车 身模 态 分 析
将 某轿 车 车身 模 型进 行适 当的简 化 .采 用 4节 点或 3节 点 空 间 板单 元 S e 6 h 1 3进行 有 限元 网格 划 1
( 或变化 率1 十 分必要 的。这 就是 所 谓结 构 动 态 特 是
性 的灵敏 度分析 。本 文建 立 了 国产 某轿 车 白车 身 有 限元 模型 .计算 得 出 白车 身低 阶振 动 固有频 率 和 固
有振 型 .进行 了振 动 固有 频率 对壳 体厚 度 等结 构参
图 1 有 限元 模 型
维普资讯
白 身 态 敏 分 及 设 夏 林 车 动 灵 度 析 优化 计/ 国
设 计 - 究 砩
夏 国林
( 龙 联 合 汽 车 工 业 ( 州 ) 限 公 司 , 州 2 52 ) 金 苏 有 苏 10 6
摘 要 : 立 了 国产 某 轿 车 白车 身 有 限元 模 型 , 算 得 出 白车 身 低 阶 振 动 固 有 频 率 和 固 有 振 型 , 行 了振 动 固 有 频 率 建 计 进 对 壳 体 厚 度 等 结 构 参 数 的灵 敏 度分 析 , 灵 敏 度 分 析 的 基 础 上 , 取 灵 敏 部 件 进 行 了结 构优 化设 计 。 在 选 关键 词 : 车 身 ; 限元 模 型 ; 敏 度 ; 化设 计 白 有 灵 优
r me e o tn t r u h c c l t n, a e n t e f q e c n d h p , e s n i vt a y i t d e . i al a tri g t h o g a u ai b s d o r u n y a d mo a s a e t e st i a l s i su i F n l s e l o h e l h i yn ss d y, h p mia o n ss fti d l f me t e o t z t n a ay i o h smo e sp r r d . i i l ie o Ke r s BI ; n t ee n d l s n i v t ; p i z t n y wo d : W f i lme t i e mo e ; st i o t e i y mia o i

基于白车身扭转刚度的板厚灵敏度分析

基于白车身扭转刚度的板厚灵敏度分析

10.16638/ki.1671-7988.2019.13.030基于白车身扭转刚度的板厚灵敏度分析田佩,华睿(安徽江淮汽车集团股份有限公司,安徽合肥230601)摘要:文章主要介绍了一种白车身扭转刚度的板厚灵敏度分析的方法,用于分析白车身扭转刚度工况下整体扭转角相对零件单位厚度质量的变化量,即计算设计变量△d相对零件单位厚度质量△m的变化量,称为扭转角相对灵敏度,通过对相对灵敏度结果进行排序,结合实际工程约束条件,为提升扭转刚度性能或轻量化设计提供较合理的厚度分配方案。

关键词:白车身刚度;CAE;厚度灵敏度中图分类号:U463.82 文献标识码:A 文章编号:1671-7988(2019)13-85-03Thickness Sensitivity Analysis Based on Torsional Stiffness of BIWTian Pei, Hua Rui(Anhui Jianghuai Automotive Co., Ltd., Anhui Hefei 230601)Abstract:The paper mainly introduces a thickness sensitivity analysis method for the torsional stiffness of BIW, which is used to analyze the variation of the vehicle torsional angle relative to the unit thickness mass of parts under the condition of the torsional stiffness of BIW, that is, the design variable △d is calculated, and the change amount relative to the unit thickness mass △m of the part is called the torsion angle relative response, by sorting the relative response results and combining the actual engineering constraints, a more reasonable thickness distribution scheme is provided for improving torsional stiffness performance or lightweight design.Keywords: Stiffness of BIW; CAE; Thickness sensitivityCLC NO.: U463.82 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)13-85-03引言白车身的刚度是整车设计的一个重要指标,它决定了车辆在外力作用下抵抗变形的能力。

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零件
护板 行李箱罩支撑 后备箱门闩盖
管路_07 后顶管 后支架 后背门门闩底板 后背门门闩底板 管路_06
右A柱 左后支架 左斜底梁 左斜底梁 右A柱下护板 右端盖 左A柱下护板 左端盖
Sensitivity
0 -0.05
-0.1 -0.15
-0.2 -0.25
-0.3 -0.35
-0.4 -0.45
白车身模态灵敏度分析及厚度优化:弯曲模态灵敏度
Variable
变量
d224 d513 d449 d384 d353 d23 d138 d421 d243 d464 d440 d119 d102 d33 d527
通过对白车身535个零件模态灵敏度分析底梁对于重量、扭转模态、
弯曲刚度的灵敏度影响较大;
底板对于重量灵敏度的影响较大;
分析目标: 设计变量: 变量范围: 约束条件:
评价指标:
白车身重量最小
白车身535个零件厚度
初始厚度±20% 一阶扭转及一阶弯曲模态频率达标,弯曲和扭转 刚度大于目标值 若目标件的灵敏度在多个变量中排名前20,则 不建议改动
d369 d314 d284 d359 d483 d504 d172 d247 d472 d171 d264 d30பைடு நூலகம் d499 d184 d484
中横梁 中前底横梁 左斜底梁
后墙 左A柱螺柱管 右A柱螺柱管
A柱横梁 右斜底梁 前下方设备面板 后支架
右A柱 中横梁 右A柱下护板 左斜底梁 左A柱下护板
底部内部构件 右上端缓冲装置 左侧撞击连接护板
左变速器通道 右变速器通道 保险杆支撑 保险杆支撑
d247 d360 d239 d235 d448 d301 d246 d264 d302 d184 d284 d499 d231 d484 d299
右斜底梁 顶部变速器通道
右B柱 右后支架 中间通道线束
左A柱 右斜底梁
Sensitivity
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0
Variable
d237 d245
d7 d249 d157 d502 d357 d279 d133 d333 d447 d392 d354 d108 d155
左底梁
右底梁 保险杆支撑
右底梁2 左螺柱管 右螺柱管
后横梁 左上方缓冲装置 横梁框架前风挡玻璃
璃面板 左上方缓冲装
置 后中横梁 上方横向缓冲
装置 A柱横梁
前横梁
后部缓冲装置 顶部变速器通
道 后横梁
右斜底梁
左斜底梁
下端缓冲装置
白车身模态灵敏度分析及厚度优化:重量灵敏度 无负相关变量
白车身模态灵敏度分析及厚度优化:扭转模态灵敏度
变量
零件
变量
零件
Sensitivity
0.5 0.45
0.4 0.35
Sensitivity
0 -0.02 -0.04 -0.06 -0.08
-0.1 -0.12 -0.14 -0.16 -0.18
白车身模态灵敏度分析及厚度优化:扭转模态灵敏度
Variable
变量 d138 d513 d74 d37 d53 d243 d152 d39 d425 d47 d132 d464 d49 d319 d434
横梁框架前风挡玻璃底部内部构件对于扭转模态灵敏度、弯曲模态 灵敏度影响较大;
保险杠支撑对于弯曲模态灵敏度影响较大。
根据灵敏度分析结果,对白车身料厚进行优化,优化后共计减重 2.018kg
编制:
校对:
批准:
Sensitivity
白车身模态灵敏度分析及厚度优化:重量灵敏度
0.005 0.0045
零件
左前方金属支架
左前顶部斜撑
右前顶部斜撑 左外部遮阳板固定
托架 后备箱门闩盖
A柱横梁 左前照灯前部支撑
框架 保险杆支撑 左前照灯前部支撑
框架 右照明灯
左上方缓冲装置
右管状固定侧板
左管状固定侧板 右前照灯前部
支撑框架 右前照灯前部
支撑框架
白车身模态灵敏度分析及厚度优化:弯曲模态灵敏度
变量
零件
变量
零件
0.3 0.25
0.2 0.15
0.1 0.05
0
Variable
d237 d245 d487 d357 d502 d354 d392 d440 d352 d360 d133 d275 d249 d285 d246
左底梁
右底梁 后下方设备面板
后横梁 右螺柱管 右变速器通道 左变速器通道 低保险杆支撑 后底横梁 顶部变速器通道 横梁框架前风挡玻璃 底部内部构件 前横梁 右底梁 左底梁 右底斜梁
B柱 A柱横梁 右前车轮拱罩 前中横梁 前端护板HV模 块底座 后端护板HV模 块底座 右变速器通道 右前顶部斜撑 右后管路
变量
d357 d37 d359 d132 d279 d168 d224 d318 d275 d449 d360 d409 d246 d184 d384
零件
后横梁
右后车轮拱罩
后墙 横梁前风挡玻
零件
上方横向缓冲装置
前顶部管路
后部缓冲装置
下端缓冲装置
内底板
中心护板
左前车轮拱罩
B柱
左后管路 前端护板HV模块底
座 低保险杆支撑
底部护板
门闩盖 右外部遮阳板固定托
架 左外部遮阳板固定托

变量
d162 d186 d15 d34 d215 d171 d19 d38 d82 d455 d44 d454 d132 d233 d71
分析报告
报告编号:
报告状态(初版/过程/最终):
发布日期: 2016.07
项目代码: 分析名称: 前版报告编号:
CAD版本 :
白车身模态灵敏度分析及厚度优化

分析软件:
OPTISTRUCT
参考标准: 标准
总结:
结论: 报告对项目白车身模态灵敏度及厚度优化进行了分析,初步确定
白车身部件的灵敏度,为后续轻量化设计提供参考。
0.004 0.0035
0.003 0.0025
0.002 0.0015
0.001 0.0005
0
Variable
变量
d353 d237 d249 d352 d162 d369 d421 d172 d74 d314 d464 d463 d354 d425 d53
零件
内底板 左底梁 右底梁 后下底梁
护板 前横梁
零件
左前车轮拱罩 前顶部管路 右前车轮拱罩 右后车轮拱罩 右后管路 左后管路 右后背门管状固定 右后背门管状固定 右前顶部斜撑 左车轮拱罩内侧板 横梁前风挡玻璃面板 前端护板HV模块底座 右B柱管路 左B柱管路 右前方金属支架
变量 d346 d338 d229 d527 d15 d318 d109
d7 d126 d528 d279 d60 d535 d30 d13
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