白车身弯曲刚度分析规范
白车身刚度强度测定
试验对象准备
试验用白车身可包含对象为白车身本体、风窗玻璃(顶部风窗)、罩盖(及翼子 板)、车门、保险杠及其支架、悬架和副车架。按零部件与总体刚度关系考虑 的需要或者实际情况选择，具体如下。 a.带风窗玻璃(项部风窗)，不计其他。 b.不装风窗玻璃、无四门两盖，装有翼子板、悬架(或带副车架)。
扩散硅压力传感器
白车身弯曲刚度试验的结果评估
(1)在弯曲工况时，对于中央1点加载的情况可以比照 简支梁进行核算 。普通乘用车车身弯曲刚度计算见图 4。
白车身弯曲刚度试验的结果评估
白车身弯曲刚度试验的结果评估
式中，EI为普通乘用车车身弯曲刚度，N · m ；F为等 效载荷，N；L 为前后悬挂固定座支撑点纵向距离， m：b、a分别是前后支撑点与载荷的距离，m：Z为 垂直方向弯曲挠度，m；X为计算Z值点到前支撑点与 集中载荷的距离，m。
扩散硅压力传感器
量程：
测量范围：-100KPa～60MPa
基本特性： 抗过载和抗冲击能力强，过压可达量程的数倍，甚至用硬物直接 敲打测量元件也不致使其损坏，且对测量精度毫无影响。 稳定性高，每年优于0.1%满量程，这个技术指标已达到智能 型压 力仪表水平；温度漂移小，由于取消了压力测量元件中的中介液， 因而传感器不仅获得了很高的 测量精度，且受温度梯度影响极小。 精度： 精度等级：0.1级、0.2级、0.5级
陶瓷压阻压力传感器
基本特性：
陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度 范围高达-40～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定 性。电气绝缘程度>2kV，输出信号强，长期稳定性好。
精度： 精度等级：0.5级
陶瓷压阻压力传感器
扩散硅压力传感器
工作原理 扩散硅压力变送器通过温度传感器把温度信号变为电信号，再由前置放大器把此 电信号放大滤波，送往CPU的A/D 转换模块进行模拟量到数字量的变换，最后由 CPU进行数据处理并显示及PWM输出。原理框图如下： 被侧介质---〉传感器---〉电子线路---〉输出信号 被测介质的压力直接作用于传感器的陶瓷/扩散硅膜片/上，使膜片产生与介质压 力成正比的微小位移，正常工作状态下，膜片最大位移不大于0.025毫米，电子 线路检测这一位移量后，即把这一位移量转换成对应于这一压力的标准工业测量 信号。超压时膜片直接贴到坚固的陶瓷基体/扩散硅上，由于膜片与基体的间隙 只有0.1毫米，因此过压时膜片的最大位移只能是0.1毫米，所以从结构上保证了 膜片不会产生过大变形，该传感器具有很好的稳定性和高可靠性。
白车身弯曲刚度分析报告
编号：QQ-PD-PK-066白车身弯曲刚度分析报告项目名称：QQ458321486编制：日期：校对：日期：审核：日期：批准：日期：XX汽车有限公司2013年03月目录1分析目的 (1)2使用软件说明 (1)3有限元模型建立 (1)4白车身弯曲刚度分析边界条件 (1)5分析结果 (3)6结论 (10)1分析目的车身是轿车的关键总成，除了保证外形美观以外，汽车设计工程师们更注重车身结构的设计。
车身应有足够的刚度，刚度不足，会导致车身局部区域出现大的变形，从而影响了车的正常使用。
低的刚度必然伴随有低的固有频率，易发生结构共振和声响。
本报告以QQ白车身为分析对象，利用有限元法，对其进行了弯曲刚度分析。
2使用软件说明本次分析采用Hypermesh作前处理，Altair optistruct求解。
HyperMesh是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能；Altair Optistruct是一个综和隐式和显示求解器于一体的大规模有限元计算软件，几乎所有的线性和非线性问题都可以通过其进行求解。
Altair Optistruct最强大的功能是其友好的CAO接口，通过Altair Optistruct可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的内存分配技术，具有很高的计算精度和效率。
3有限元模型建立根据设计部门提供的白车身的工艺数模建立QQ的计算模型，对模型进行了有限元离散处理：白车身所有零部件都采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模拟，少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要；粘胶用实体单元模拟，焊点采用CWELD 和RBE2单元模拟。
其中四边形单元469700个，三角形单元15543个，三角形单元比例3.4%。
SUV白车身扭转刚度的分析与优化_熊辉
日习则学不忘，自勉则身不坠。
— — —徐干
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３）前轮罩处增加接头布置，形成完整的环状路径， 增大环状结构截面面积，加大结构加强件料厚。
４）关键接头部位增加结构胶和焊点，提升车身扭 转刚度。
通过灵敏度分析以及车身结构优化设计，最终计 算得到白车身扭转刚度是 １７ ８７０ Ｎ·ｍ（／ °），提升量为 ４ ０２１ Ｎ·ｍ（／ °），提升率为 ２２．５%，满足项目设定目标。 同时白车身弯曲刚度提升了 １６．７%，弯曲和扭转模态也 得到了有效的提升。
极大提高产品可靠性。因此针对车身的扭转刚度对白 车身进行准确的有限元建模分析成为设计开发中一项 不可缺少的重要内容。
某款 ＳＵＶ 车型扭转刚度分析思路，如图 ３ 所示［２］， 首 先 把 工 程 设 计 ＣＡＴＩＡ 数 模 导 入 有 限 元 分 析 软 件 ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ，然后进行单个零件网格建模、连接、支撑、
参考文献 ［１］ 高云凯，蓝晓理，陈鑫． 轿车车身模态修改灵敏度计算分析［Ｊ］． 汽车工
程，２００１，２３（５）：３５２－３５５． ［２］ 仇彬． 轿车白车身扭转刚度分析及结构优化设计［Ｄ］． 安徽：合肥工业
大学，２００７：１８． （收稿日期：２０１５－０９－２７）
人能不食十二日，惟书安可一日无。
— ——陆游
考虑到白车身的受力传力复杂性，本次采用的是 详细有限元模型。建模重点过程分为结构优化、单元 选取、单元数量和质量控制、网格布局及连接方式模
步分析，分析各个环的截面和连续性等；然后挑选出各 个环中的关键件并进行简化建模和灵敏度分析，白车 身简化模型图，如图 ７ 所示。灵敏度分析可以迅速找出 对白车身扭转刚度影响的关键部件并分析出贡献量， 为后期设计优化提供重要的支持。
实验 白车身弯扭刚度测试
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
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汽车车身结构与设计
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
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汽车车身结构与设计
汽车车身结构与设计
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
选择弯曲刚度/扭转刚度
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实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
进入系统，点击左上方的型号管理，进入子模块，见下图。
汽车车身结试
添加型号
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实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
根据实际参数填写
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
实验 汽车白车身静态弯曲、扭转刚度测试
• 实验目的及要求
1. 被测试车身部件按照使用过程中的约束条件和载荷条件进行模拟工况试 验，在试验条件下进行弯曲刚度测试。 2.测定承载式车身在静载荷作用下的弯曲变形状态，从而计算并评价车身 结构的刚度是否合适。 3.通过试验测得各位移传感器变化量。 4.分析车身承受静态弯曲载荷时的结构变形。
汽车车身结构与设计
系统工作原理示意图
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
弯曲刚度测试
汽车车身结构与设计
扭转刚度测试
实验 汽车车身静态弯曲扭转刚度测试
• 实验步骤：
1. 固定加载梁并使其水平。 2. 布置传感器，根据软件要求测得数值，输入软件。 3. 实验准备
a．选择弯曲刚度（左）。 b．选择型号。 c．预加载（点击预加载按钮）。 注：预加载是为了消除机械间隙，消除实验误差。 4. 开始实验 点击开始按钮即可。 6. 导出实验报告 a. 点击报告按钮，进出下图界面。
•实验设备
汽车白车身刚度检测台，工控机，附带工具（线性位移传感器、力传感器、 数据采集系统），白车身。
汽车白车身设计规范
汽车白车身设计规范1. 范围本标准归纳了[BIW]白车身结构设计的一些基本方法和注意事项。
本标准适用于长春宇创公司白车身结构设计及检查。
2．基本原则2.1 白车身设计是一个复杂的系统并行设计过程，要彻底地摒弃孤立地单个零件设计方法，任何一个零件只是其所处在的分总成的一个零件，设计时均应考虑其与周边相关零部件的相互关系。
评注：周边造型匹配[面差、分缝影响外观]；周边安装匹配[焊接装配、安装件的连接、安装空间]2.2 任何一种车型的白车身结构均可按三层板的设计思想去构思结构设计，即最外层是外板，最内层是内板，中间是加强板，在车身附件安装连接部位应考虑设计加强板。
评注：结构的强度、刚度与横截面积有关系，与周边的展开的周长也有关系，“红旗3”轿车的一个宣传点就是其前防撞横梁为六边型。
2.3 所设计的白车身结构在满足整车性能上、结构上、四大工艺[冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺、总装工艺]是否比参考样车或其他车型更优越，是否符合国内（尤其是客户）的实际生产状况，以便预先确定结构及工艺的改良方案。
2.4 白车身在结构与性能上应提供车身所需的承载能力,即强度和刚度要求。
3．冲压工艺要求3.1 在设计钣金件时，对于影响拉延成型的圆角要尽可能放大，原则上内角R≥5，以利于拉延成型；对于折弯成型的圆角可以适当放小，原则上R≈3即可，以减小折弯后的回弹。
１）板件最小弯曲半径最小弯曲半径见下表：最小弯曲半径（R）、最小直边高度（h）、最小孔边到弯曲半径R中心的距离（L）值行业标准材料弯曲半径（R）、直边高度h 、距离L冷轧板、镀锌板弯曲半径R≥2t直边高度h≥R+2t距离L≥2t优先使用标准冷轧板、镀锌板弯曲半径R≥3t２）弯曲的直边高度不宜过小，其值h≥R+2t。
见上表。
３）弯曲边冲孔时，孔边到弯曲半径R中心的距离L不得过小，其值L≥2t。
见上表。
４）圆角弯曲处预留切口。
FR褶皱５）凸部的弯曲避免如a图情形的弯曲，使弯曲线让开阶梯线如图b，或设计切口如c、d。
k01白车身刚度分析报告减重20151027
K01设计开发项目白车身刚度分析报告（☑初版/□更改）重庆迪科汽车研究有限公司二〇一五年十月1.数据记录✧初始模型白车身（BIW）✧更改情况无2.分析内容（1）白车身弯曲刚度分析（2）白车身扭转刚度分析3.模型简述✧使用软件前处理：Hypermesh；求解器：Radioss✧建模过程网格划分白车身结构可分为五个总成：顶盖、地板、侧围、后围和前围，依次对各总成进行有限元模型的建立，再将其焊接为一整体。
建立白车身有限元模型的步骤包括几何模型分析、几何清理、模型简化、网格划分、单元质量检查、设置材料和单元属性、各部件焊接等。
由于白车身主要是由大的钢板覆盖件组成，其厚度尺寸远远小于其他尺寸，故白车身网格选用PSHELL的壳单元形式。
采用各总成逐个划分、连接，再总装的方式进行整车的有限元建模。
据工程实践和硬件条件，选取有限元网格的大小为8mm。
根据前面所述的几何清理原则，选用8mm的壳单元网格对各总成进行离散化，建立各总成对应的有限元模型如图3.1——图3.5所示：图3.1 车顶总成的有限元模型图3.2侧围总成的有限元模型图3.3后围总成有限元模型图3.4地板的几何及有限元模型图3.5前围的几何及有限元模型白车身各部件连接白车身大部分零部件是薄板冲压件，各零部件之间主要是通过焊接工艺实现连接，本次运用了点焊、缝焊等。
根据所提供的焊点图，在Hypermesh中通过运用spot-weld单元来把各板件焊点位置的节点连接起来，以此来模拟实际的焊点。
焊点材料选用08AL，焊点直径为7mm。
焊接完成后，焊点周围单元的质量可能会变差，通常需要对这些单元进行重新划分。
有限元焊接结果如图3.6所示图3.6 有限元焊接效果图由于工艺和部件性能的要求，在顶盖与顶盖横梁处，运用了粘胶连接。
本次分析采用了软件的粘胶连接来实现这些有限元部件的连接，通过这样的处理能更好的模拟结构的实际性能。
有限元粘接效果如图3.7所示。
图3.7有限元粘胶连接效果图在前围总成中还采用了螺栓连接，这主要是一些不需永久连接、进行更换的部件。
白车身刚度实验报告060901
二、白车身静刚度试验1 白车身弯曲刚度试验1.1 测试仪器设备加载设备：千斤顶2只，力传感器2只，应变仪1台； 位移采集：Topcom GTS 801全站仪。
1.2 车身支承及加载方式在车身轮位附近设置4个铰支点，支承点如图1、2所示。
在车身中柱下方车身底部用2只千斤顶加载，加载力的大小由力传感器测定，并保持一致。
加载现场如图3、4所示。
4个支点的相对位置平面图如图5所示。
图1 前支点 图2 后支点图3 左侧加载 图4 右侧加载图5 支点相对位置示意图 图6测点分布平面图1.3 测点布置在车身前窗平台上选择两个镜像点作为位移测点1#、2#，在车身中柱上方顶部选择两个镜像点作为位移测量点3#、4#，平面图如图6所示，测点照片如图7、8所示。
弯曲试验时，仅采集3#、4#测点的垂向坐标变化，用于计算测点的垂向位移。
图7 1#、2#测点 图8 3#、4#测点1.4 弯曲试验实测原始数据3#、4#号测点实测垂向坐标值见表1。
表1. 测点垂向坐标实测原始数据1.5 弯曲刚度折算方法及结果车身结构基本对称，以等刚度等效简支梁的弯曲模拟车身的弯曲变形。
如图9所示，在力P 作用下，A 点的横向位移为：图9 车身弯曲等效简支梁()223A Pa L a x EIL-=其中，EI 为抗弯刚度。
在试验实测中， 1.45, 2.46a m L m ==，则车身等效抗弯刚度为：0.2906AP EI x = 将表1中的测点坐标平移，使零载荷时坐标为零，则力~位移曲线（P~x A ）如图10所示。
图10 弯曲状况力与位移曲线按3#测点计算的曲线平均斜率为：63 1.587710/APk N m x ==⨯。
按4#测点计算的曲线平均斜率为：64 1.649110/APk N m x ==⨯。
取上述两个斜率的平均值作为力~位移曲线斜率，则车身的平均等效抗弯刚度为：620.4710()EI Nm =⨯2 白车身扭转刚度试验2.1 试验仪器设备所用仪器设备与弯曲刚度试验的完全相同。
白车身刚度设计原理介绍
白车身刚度设计原理介绍A柱，B柱，C柱，D柱、顶架以及结合点对整车的刚度起到十分重要的作用。
较弱的局部结合点会破环整车的刚度。
根据弯曲模型，确保A/B/C柱、上侧梁（Cantrail）以及平台（Platform）有良好的连结性。
车身框架（frame work）的设计标准：1.直梁，局部无弱化截面，横梁需要承载载荷。
2.尽可能使用封闭圆形或者矩形截面3.横梁连结处需要采用刚性耦合好的设计是直截面和刚性连接。
梁截面应承载载荷。
避免局部切口或其他减弱连结点，使结构效率最大化。
在重要的连结处采用可靠的截面，以避免在受到载荷时发生偏转和扭矩。
载荷需要加载在中性梁上，避免产生扭矩。
不要梁结构在面板上断开，因为这样会把力传递到关键区域并产生异响。
C柱内圈（C pillar inner ring）:从顶棚到衣帽架钣金处是连续的钣金面板连结。
C柱外圈：从顶棚到轮罩以及地板有良好的刚性连结，避免有应力集中。
图中断面12的断面是C柱区域，聪截面可以看出，C柱的截面尺寸较大并加有加强结构。
衣帽架横梁是一根连续的梁结构连结到侧梁。
当仔细观察衣帽架区域的Y0断面，可以发现：断面尽量是封闭截面。
如果不可避免的要加孔的特征，孔尽量是独立的，尺寸尽可能小，避免出现在前截面处。
如果孔必须出现在前截面上，可以通过增加额外的小支架增强局部的强度。
衣帽架区域：一个环形结构连结衣帽架钣金、轮罩和地板。
奔驰S级以及宝马7系还额外加了一块加强板。
通过观察顶棚Y0截面，可以发现截面的连接处都有加强结构。
通过观察行李箱环状钣金（trunk ring）环状部位，可以发现结构连续且强健，侧梁与行李箱环状钣金都有连接关系。
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1、范围
本标准规定了乘用车弯曲刚度分析的要求；
本标准适用于本公司乘用车白车身弯曲刚度分析。
2、输入条件
2.1 BIW 几何模型
数据要求如下：
1）模型完整，数据无明显的穿透或干涉；
2）各个零件的厚度齐全；
3）几何焊点数据齐全；
4）各个零件的明细表完整齐全。
2.2 BIW有限元模型
1）各个零件网格模型完整，数据中无穿透；
2）焊点数据齐全；
3）各个零件厚度数据齐全；
4）各个零件材料数据齐全。
3、输出物
BIW刚度分析输出物为PDF文档格式的分析报告，正对不同车型统一命名为《XX车型BIW 刚度CAE分析报告》
4、分析方法
4.1 分析模型
分析模型包括BIW有限元模型，钣金件均采用壳单元模拟，点焊采用CWELD单元模拟，线焊和螺栓连接采用RBE2模拟，减震胶采用SOLID模拟。
4.2分析模型建立
建立有限元模型，应符合以下要求：
1）BIW网格质量符合求解器要求；
2）BIW材料须与明细表规定的明细表相对应；
3）BIW的厚度须与明细表规定的厚度相对应；
4）焊点几何坐标须与3D焊点坐标一致，焊点连接的层数须明确，点焊采用CWELD模拟，线焊和螺栓采用RBE2模拟，减震胶采用SOLID模拟。
4.3刚度分析
1）定义刚度分析约束条件
2）定义防毒分析求解工况
3）定义刚度分析载荷条件
4）求解器设置
4.4分析工况
约束条件：在前后悬架与车身连接处，约束XYZ移动自由度；
载荷条件：在前排左右座椅质心处各施加1000N的吹响李，后排座椅质心处施加2000N的垂向力。
5分析数据处理
5.1在车身纵梁下部和门槛梁下部分布了一系列考核点，通过考核点的X坐标值和Z向变形量绘制弯曲刚度曲线。
5.2绘制白车身弯曲刚度变形曲线
5.3刚度计算
刚度计算公式k=F/δ（F为加载力，δ为位移）。
5.4刚度云图
6 BIW弯曲刚度分析评价标准
1）弯曲变形曲线要求
计算的弯曲变形曲线应连续变化，无突变。
2）各车型弯曲刚度要求
按照车型级别分类，同时参靠标杆车。
包括：A级车弯曲刚度不小于10000N/mm；B、C级车弯曲刚度不小于14000N/mm。
3）各门框及窗框对角线变形要求
各门框及窗框对角线变形量以参考车型为准。