P022-Nastran在车身厚度优化中的运用
车身噪声传递函数分析
车身噪声传递函数分析昝建明周舟李波灏肖攀长安汽车股份有限公司汽车工程研究院车身噪声传递函数分析Noise Analysis of Car Body Using TransferFunction昝建明周舟李波灏肖攀(长安汽车股份有限公司汽车工程研究院，重庆401120 )摘 要: 车身的NVH特性是车身开发的重要内容。
在车身的设计中，用有限元软件MSC Nastran 进行了噪声传递函数分析，并根据计算结果对车体结构进行优化，提高NVH 性能。
关键词: 车身, NVH, MSC Nastran, 噪声传递函数, 优化Abstract：NVH performance is the important task for body design. During the body design stage, using MSC Nastran to do NTF analysis, the results can help optimize the body structure to improve the NVH performance.Key words: Body, NVH, MSC Nastran, NTF, Optimization1 引言NVH性能是新车的重要性能指标之一。
车身在整车的NVH性能中有着重要影响，不论是来自路面的激励，还是来自发动机的激励，都是通过车身传递给乘员。
开发出合理的车身结构对提高整车的NVH性能有重要作用。
车身噪声传递函数（NTF）分析就是车身开发中的重要方法之一。
将对车身与底盘之间的主要连接区域进行声学传递函数分析，以便找出噪音传递路径与对NVH特性影响比较大的关键零部件。
分析时一个声学空腔模型将被包括在内并用来预测内噪声水平，车辆的详细有限元模型与声学空腔模型将被耦合并求解，通过车身与动力系统及底盘系统连接点上施加载荷来计算车内乘员耳侧的噪声响应。
2 分析模型车身分析的有限元模型包括车身结构的有限元模型和车身声学空腔有限元模型两部分。
基于Nastran的某轻卡栏板轻量化仿真优化研究
10.16638/ki.1671-7988.2020.19.029基于Nastran的某轻卡栏板轻量化仿真优化研究杨新超（江西江铃专用车辆厂限公司产品技术部，江西南昌330001）摘要：文章基于有限元法，采用Nastran软件，对某商用轻卡的基础普钢窄尺寸栏板、基础普钢宽尺寸栏板、高强钢窄尺寸栏板和高强钢宽尺寸栏板共计四种上装方案进行了CAE刚度和强度分析，对比结果显示，两款高强钢栏板方案较基础方案结构强度性能得到提升，重量较基础普钢货柜减轻达到49kg和93Kg,轻量化效果显著。
关键词：轻卡；栏板；轻量化中图分类号：U467 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2020)19-94-03Simulation and optimization of light truck breast board lightweight based on NastranYang Xinchao( Jiangxi Jiangling Special Vehicle Factory Co, Ltd, Product technology Department, Jiangxi Nanchang 330001 )Abstract: Based on the finite element method and NASTRAN software, this paper analyzes the CAE stiffness and strength of four kinds of top mounting schemes of a commercial light truck, including the narrow size breast board of basic steel, the wide size breast board of basic common steel, the narrow size breast board of high strength steel and the wide size breast board of high strength steel. The comparison results show that the structural strength performance of the two high-strength steel breast board schemes is improved compared with the basic scheme, and the weight is relatively basic The reduction of container weight of Chupu steel reached 49kg and 93kg, and the lightweight effect was significant.Keywords: Light truck; Container; LightweightCLC NO.: U467 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2020)19-94-031 引言随着国家经济飞速发展，轻卡销量得到迅猛增长，由于其经济性和便利性，已经成为运输货物的必然选择[1]。
基于MSC.Nastran车身强度优化分析
基于MSC.Nastran车身强度优化分析高晓庆廖世辉闫立志陈建华长安汽车股份有限公司汽车工程研究院基于MSC.Nastran车身强度优化分析Strength Analysis for Body In White Based on MSC.Nastran高晓庆廖世辉闫立志陈建华长安汽车股份有限公司汽车工程研究总院CAE工程所，重庆，401120摘要：研发中的试制车辆在道路试验过程中通常会出现开裂等问题。
在设计过程中需关注车身的强度。
CAE通过强度分析模拟路试中极限工况，找出风险区域，提供结构优化方案，提高车辆性能，避免车辆在实际使用中出现开裂的质量问题，保证车辆的正常使用。
本文针对开裂问题进行结构优化。
关键词：白车身；强度； CAEAbstract: Threr are cracks in working process usually .That is the reason why we should pay attention to the BIW strength in design. We can find the reason taht caused crack using CAE simulation. In this paper, we do the cases to solve probelem using strength analysis of MSC.Nastran in auto structure design.Key words: body in white; strength ;CAE1引言车辆研发需要进行试制车辆的道路试验，重点考察设计车辆的性能。
设计要求在路试中车身不可以出现开裂。
CAE通过车身强度分析可模拟试制车辆在道路试验中的多种极限工况，找出风险区域，提供解决方案。
因此车身的强度分析对于整车的正常使用有非常重要的作用。
本论文主要是针对路试中开裂的问题进行白车身多种极限工况下的强度分析，进行结构优化，解决开裂问题。
基于Nastran的汽车外后视镜模态提升方法
基于Nastran的汽车外后视镜模态提升方法顾晓丹;刘高领【摘要】为解决新开发车型外后视镜因为模态不足而导致的抖动问题,提出针对外后视镜模态计算的有限元分析流程,建立外后视镜模态计算有限元模型,并有针对性地对车门安装点附近进行结构优化,达到了模态设计目标.实车测试验证了有限元分析的精度及可行性.【期刊名称】《汽车零部件》【年(卷),期】2018(000)008【总页数】4页(P36-39)【关键词】后视镜抖动;模态;MSC Nastran;安装点刚度【作者】顾晓丹;刘高领【作者单位】上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心,广西柳州545007;上汽通用五菱汽车股份有限公司技术中心,广西柳州545007【正文语种】中文【中图分类】U463.85+60 引言汽车外后视镜是汽车主动安全的重要装置之一，一般设在汽车两侧，是驾驶员坐在驾驶室座位上直接获取汽车侧方和下方等外部信息的工具，能观察汽车左右、上下车人员和两旁的行人、车辆以及其他障碍物情况，以确保行车安全。
在汽车行驶过程中，路面激励、发动机和传动系统的振动都会引起车身振动，可能造成后视镜不同程度的抖动。
严重的抖动会造成后方视野不清，导致驾驶员因判断失误进而引发交通事故。
因此，后视镜除了应满足有关法规和标准要求，合理选择曲率半径、镜面大小及安装位置外，必须注意后视镜的动态特性。
作者通过一个设计实例重点研究如何采用有限元方法快速找出导致汽车外后视镜模态较低的原因及其优化方法。
1 汽车外后视镜结构及安装方式外后视镜总成结构如图1所示，由镜片、镜托、转向器、基板、镜壳、固定座等组成。
安装在左右前车门上，通过三点式或者四点式螺栓与车门连接。
图1 外后视镜结构图2 外后视镜模态有限元分析2.1 有限元分析流程外后视镜安装在车门上，可以把车门及外后视镜作为一个整体系统来研究，决定外后视镜模态的主要结构是外后视镜本体镜座的刚度以及车门上外后视镜安装点的局部刚度。
以上每个部分的刚度都应该有相应的评判标准，在分别计算两个子系统刚度的时候就可以快速地判断出是哪个部件的刚度较低，进行有针对性的结构优化。
基于Nastran的某乘用车门框变形量优化分析_汪强
基于MSC.Nastran的某乘用车门框变形量优化分析Doorframe Diagonals Analysis for A Passenger Car Based on MSC.Nastran汪强李龙李利王园（长安汽车股份汽车公司汽车工程研究总院CAE工程所，重庆 401120）摘要:以某乘用车白车身为例，分别对车用结构粘胶及结构泡沫进行有限元建模，并应用MSC.Nastran分析软件，对该乘用车白车身进行门框变形量分析，考察上述两种车用结构胶对白车身门框变形量的优化效果，需求最佳的优化方案，为后续该类车用结构胶在汽车上的应用提供参考依据。
关键词:MSC.Nastran 结构粘胶结构泡沫门框变形量Abstract: With a passenger car for example，a finite element mode of Adhesive bonding and Structure foam will be built，and the doorframe diagonals of the passenger car will be analyzed by using MSC.Nastran. The effect of the two methods mentioned above will be considered, and the better method could be selected in order to providing reference for the application of structure agglutinant on automobiles.Key words: MSC.Nastran，Adhesive bonding，Structure foam，doorframe diagonals 1 概述随着胶粘技术的发展，车用胶粘在汽车设计中的应用越来越广泛，密封胶、减振胶、阻尼胶、折边胶、结构胶等粘胶都已成为汽车产品中的必要材料。
nastran灵敏度分析与结构优化
sin(DIVD2) DIM 2 = DIVD1 + − ( DIVD1 − 5 ) * π 3 DIVD3
DIM1
DIM2
TUBE
DVMREL1 & DVMREL2
1 DVMREL1 2 ID DIVD1 3 TYPE COEF1 4 MID DIVD2 5 6 7 MPMAX COEF3 8 C0 -etc.9 10 MPNAME MPMIN COEF2 DIVD3
1 DVMREL2
2 ID
3 TYPE
4 MID DVID2
5
6
7 MPMAX
8 EQID
9
10
MPNAME MPMIN DVID3 -etc.-
DESVAR DVID1
MAT1
MID ST
E SC
G SS
NU MCSID
RHO
A
THRE
GE
DVCREL1 & DVCREL2
1 DVCREL1 2 ID DIVD1 3 TYPE COEF1 4 EID DIVD2 5 6 7 CPMAX COEF3 8 C0 -etc.9 10 CPNAME CPMIN COEF2 DIVD3
DEQATN
100
MAG(X, Y, Z) = SQRT(X**2 + Y**2 +Z**2)
判别设计响应
PID1
EID1
EID2
ANALYSIS DESOBJ DESGLB SOL 200
文件管理段 执行控制段 CEND 工况控制段 BEGIN BULK
DESVAR DVPREL1 DRESP1 DCONSTR
模型数据段
ENDDATA
基于Nastran的车身结构灵敏度分析与优化设计
(K n M n 0
（ 3）
固有频率对设计变量的灵敏度可以通过对无阻尼自由振动特征方程式 (3)的第 i 项设计 变量求偏导获得。
n K M K n M ) j n n M n
图 6 优化变量有限元模型 利用 MSC.Nastran 软件设计灵敏度分析及优化模块对上述设计变量进行优化分析，经 过 10 步迭代计算，优化过程自动结束，部分零件优化结果如下：
| LABEL | | | | | | | | | INITIAL : 10 7.0002E-01 7.0002E-01 1.0958E+00 7.0004E-01 7.0002E-01 7.9477E-01 7.0001E-01 7.0001E-01 : | LABEL N2801231 | | | | | | | | | INITIAL : 10 | N5301127 | N2801533 | N5301204 | N5301208 | N5301242 | N5130253 | N5701321 | N5701351 … 1.2000E+00 : 8.0000E-01 : 2.0000E+00 : 1.5000E+00 : 1.2000E+00 : 1.0000E+00 : 1.0000E+00 : 1.2000E+00 : 1.0000E+00 : 1.5000E+00 : 1.5000E+00 : 1.2000E+00 : 8.0000E-01 : 8.0000E-01 : 8.0000E-01 : 1.4000E+00 : 7.0003E-01 8.4654E-01 9.2494E-01 7.0008E-01 7.0001E-01 7.0000E-01 7.0001E-01 7.0004E-01
基于Nastran的高速列车车体应力灵敏度分析
ｊ ／ Ｊ ： ｆ ￣ ． ｉ ｆ－ Ｊ ｉ ＆ ｆ ｔ ９ ４ ＂ Ｉ ＂ － １ ￣ １ 儿ｉ － １ ｔ ｌ ：一化端 ． ｆ ｆ ９ Ｉ ｌ Ｊ １ ＾的 … 侈， 、纵 、 端 ¨ ｆ ｛ ； ． ・ 端 － ｆ ｚ ｆ ｛ Ｊ Ｊ Ｊ Ｊ １ 点 的乖 ｆ Ｉ Ｊ ！ Ｊ ｊ １ 、 ， Ｊ 似…、 移
公 式 经 存许 多 文献 中被 报道 。 １ ． 为了提 高 求 解 效
１ 静强 度分析
卣 先 ，对 乍体 进 行 静 强 度 汁 ， 并 计 算 』 、 』 敏
第 一作 者 ：范 乐灭 【 １ ９ ８ ２ ）．
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通 过计‘ 箅分析结 果 ，为响应位置的选取提供依据
ＣＨＩ ＮＡ ＲＡ￣ＷＡＹ ２０１ ７ ／ ０ ６
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５ ３—
１ ． １ 边界条件设 置及计算 工况选取
钟 ： 仪 孑 虑 衔 祭 状 念 １ 匝 即 指 衙 乍休 顷 量 取
４ － ： ｆ 小』 支１ ｆ 小附 什 （ 除转 … ） ｛ ｌ ，
对 于 静 力 优 化 中 的 敏 度 采 用 于 有 元 力 为人 们 ｆ ¨ 行 的 选 车怵 强度 作 为保障运 什安 伞 的重 新 理 等 ０ ， 汁 要Ｉ 索 ．在高速 动 乍组 车 辆设计 时需 要 着重考 虑 ，住 程 的 解 析 灵 敏 度 算 法 ，其 特 点 在 于 灵 敏 度 精 度 ｆ 保 障 午 体 强 度 满 足 要 求 的 同 时 ，通 过 结 卡 勾 优 化 设 计 减 算 耗 时 少 ； 衅 点 存 ｆ公 式 较 复 杂 ，程 实 现 难 瞍 久 分 析 不 同 位 置 板 什 厚 度 对 车 悱 能 的 影 响 ． 采 川 少 冗 余 ，更 好 地 实 观 轻 量 化 设计 ｌ ＿ ０ 灵 敏 度 分析 指 一 为 Ｊ 、 Ｉ 州－ ｒ ． ｓ ｈ 软 件建 ● 某 动 牟 组 １ ： 怵 有 利 ， 用 来 评 价 因 设 计 变 量 改 变 引 起 结 构 响 应 变 化 率 的 Ｈ 死 摸 ，计
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Nastran在白车身厚度优化中的运用
廖世辉 周定陆
长安汽车股份有限公司汽车工程研究院
Nastran在白车身厚度优化中的运用 The Application of Nastran in Optimization Analysis of Thickness in BIW Development
廖世辉周定陆
(长安汽车股份有限公司汽车工程研究院，重庆401120)
摘 要: 本文阐述了车身结构开发中，以最小质量为目标，一阶扭转模态和静态扭转刚度为条件，零件厚度为变量，应用MSC Nastran软件完成厚度优化分析的内容，并结合实际的产品开发，详述了一个典型的分析算例。
关键词: MSC Nastran，白车身，厚度，优化
Abstract： In this paper, the optimization analysis which the target is minimizing the weight of BIW, the design variables are the thickness of parts is carried out by using MSC Nastran, on condition of satisfying the requirement for torsional stiffness and first torsional frequency. This example shows that CAE is becoming more and more important in BIW development.
Key words: MSC Nastran, BIW, Thickness, Optimization
1 概述。
白车身的第一阶扭转模态值是一个非常重要的技术指标。
一阶扭转模态频率值过低，在接近发动机怠速工况激振频率时，易引起整车共振，导致其NVH性能低下。
如何在设计阶段应用CAE手段大幅度提高一阶扭转模态值，减轻车身的重量，缩短开发周期，节省开发费用，避免产品在投放市场时出现致命的质量问题，是迫切需要解决的课题。
某厢式车在设计时发现白车身的第一阶扭转模态值低于目标值，通过对局部零件的修改，不能达到要求。
单纯靠增加局部零件强度的方法已经不能根本地解决问题。
本文论述了通过对白车身材料厚度进行全局优化，在实现车身减轻重量和保证扭转刚度的同时，提高车身一阶扭转模态频率的方法。
2 有限元分析
在当前的设计状态下建立了白车身的有限元模型。
模型中平均单元尺寸为10mm，焊点
采用cweld单元模拟。
整个白车身共有556906个节点， 539762个单元，白车身有限元模
型的重量为272.4Kg。
先在该模型基础上进行了自由模态分析，得出第4阶模态为扭转模态。
表1列出了前4阶模态的频率和振型。
表1 前四阶模态的频率和振型
阶次频率(Hz) 振形阶次频率(Hz) 振形
1 20.35 局部模态 3 24.58
局部模态
2 22.26 局部模态 4 30.13
1阶扭转再计算该模型的静态扭转刚度值。
扭转刚度参照试验方案确定边界条件，用MPC 限制两前减震器安装支座中心点的位移，条件为在Z 方向的位移：Z1+Z2=0，即两点在Z 方向的位移大小相等，方向相反。
约束后减震器安装平面各节点所有的位移自由度，即
T1=T2=T3=0。
在左减震器中心点上施加一绕车身中轴线的扭矩。
位移的测量点P1 和P2 位于过两减震器中心点的铅垂面与前纵梁底面截线的中心处，其Z 方向的位移分别为D1 和
D2；在过后减震器中心点的铅垂面与后纵梁底面截线的中心处也布置了两个测量点P3和
P4，其Z 方向的位移为D3 和D4，P1 和P2 在水平方向的距离为L1，P3 和P4 在水平方向的距离为L2。
在扭转载荷作用下白车身的扭转角和扭转刚度的计算公式为：
α（1）
L
D
D
=
−
−
D−
(L
D
/)4
2
(
3
1
1
/)2
α
K= （2） M
式中：M 是扭转力矩，α 是扭转角[3]。
计算得其扭转刚度值：375759.4 Nm/rad。
3 优化分析
MSC Nastran 的SOL200 求解器可以进行灵敏度和优化分析，本文即采用该求解器进行优化分析。
第一轮以最小车身质量为目标，第一阶扭转模态（BIW的第四阶模态）值为约束条件，零件厚度为变量，运用MSC Nastran的优化模块进行优化分析。
在优化计算时将零件厚度设定了离散变量。
优化结果显示BIW第四阶模态满足了目标值，但该模态振型发生了改变，已不是扭转模态。
第二轮优化分析增加了静态扭转刚度为约束条件。
通过静态扭转刚度分析结果反推D1和D2，同时限制第四阶模态频率值和D1（或D2）作为优化分析条件。
结果显示，第4阶模态频率值增加到34.23Hz，仍为扭转模态；由扭转刚度计算公式，优化后模型的静态扭转刚度为431317.8Nm/rad，提高了14.79％，满足设计要求。
同时，车身质量同时下降了4.23Kg。
下表为优化前后部分零件的厚度对比。
表2 优化前后零件的厚度对比
零件ID号初始值(mm) 优化值(mm) 零件ID号初始值(mm) 优化值(mm)
1 1.00 2.00 6 1.20 2.00
2 1.60 0.80 7 1.20 1.00
3 0.70 1.20 8 1.20 1.00
4 0.70 1.20 9 1.00 1.50
5 0.70 1.20 10 0.70 0.90
4 结论
通过对白车身各零件进行全局优化分析，能够在减小车身重量的同时提高第一阶扭转模
态频率值和静态扭转刚度值，为设计更改提供很好的借鉴和依据，有效地节省设计更改以及
试验所花费的时间和成本。
5 参考文献
[1] MSC.Nastran Design Sensitivity and Optimization User’s Guide
[2] MSC.Nastran Quick Reference Guide
[3]白车身扭转刚度分析与优化探讨,罗伟,周定陆,MSC.Software中国用户论文集,2006.。