白车身模态分析流程、建模指导书及标准
白车身模态分析流程35页PPT
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。——托·富 勒
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
白车身模态分析作业指导书(修改)
文件编号： YJY·P ·0020·A1-2004 文件名称：白车身模态分析作业指导书编制：日期：审核：日期：批准：日期：发布日期：年月日实施日期：年月日前言为使本公司白车身模态分析规范化，参考国内外白车身模态分析的技术，结合本公司已经开发车型的经验，编制本分析作业指导书。
意在对本公司分析人员在做白车身模态分析的过程中起指导作用，让不熟悉或者不太熟悉该分析的员工有所依据，提高工作效率和精度。
本作业指导书将在本公司所有白车身模态分析中贯彻，并将在实践中进一步提高完善。
内容包括：前处理模型；分析软件的使用；工程载荷及求解的设置；分析结果后处理和评价标准等。
本标准于2004年9月起实施。
本标准由上海同济同捷科技股份有限公司技术总监室提出。
本标准由上海同济同捷科技股份有限公司技术总监室负责归口管理。
本标准主要起草人：谢颖、邓文彬白车身模态分析流程1、适用范围任何车型的白车身。
2、分析的目标及意义本分析旨在分析白车身的振动固有频率和振型，得到的数据可为车身结构设计和振动噪声分析提供参考。
3、前处理建模3.1白车身模型（只包括焊接总成，不包括门、玻璃、内饰等螺栓紧固件），焊点用RBE2(6个自由度)模拟，焊点布置应符合实际情况，边界条件为自由。
3.2 网格大小和注意事项如下。
3.2.1建模标准（所有项均在HYPERMESH中检测）表1在网格划分之前，一定要充分考虑该零件与其它零部件之间的连接关系。
3.2.2在hypermesh中注意事项：3.2.2.1 单元网格总体要求：连续、均匀、美观，过渡平缓。
3.2.2.2 对于倒角，倒角两端点距离小于5mm时可删去（命令：geom\distance）。
当倒角两端点距离大于5mm时，测一下倒角的弧长(命令：geom\length)，如弧长小于10mm时划分一个单元，大于10mm，划分两排单元，如难以满足单元长度要求，可将倒角的一边toggle掉。
车辆白车身DFMEA分析范例
车身工程中心编制人：新严重度新频度新探测度新风险顺序数1零部件无法安装1车身数据未符合边界要求5按《白车身孔位描述书》和《零部件边界条件确认表》进行数据检查152车身无法焊装、车身运动干涉、车身异响、用户抱怨1三维数据检查未全面检查、运动校核未考虑实车精度、相关零部件未考虑到位5按《白车身自相关检查表》和《车身运动件运动校核检查表》进行数据校核6303整车外观效果差，无法满足客户需求，影响销售4设计间隙、面差不合理；装调不到位；公差分配不合理；定位方式设置不合理6参照相关车型合理设置DTS定义值，合理设置公差，合理设置定位方式6144数模校核，定位方案确定车身4增加模具费用，增加整车成本，影响利润1设计结构时未考虑后期开发车型的共用性5编制车身开发模块化说明，预先设计拓展车型结构方案6305零部件冲压起皱，翻边开裂，尖角争料，产品结构弱，易变形，尖角拉延破裂冲压负角，件拉延开裂，模具上修边刃口强度不足，影响车身性能5冲压SE分析未到位，钣金结构不合理4按《白车身SE审查报告》进行反馈及数模修改，合理设计钣金结构6120SE分析车身/制造6车身焊接操作性差，工人抱怨、生产率低，焊接效果差，影响车身性能5焊装SE分析未到位，钣金结构不合理4按《白车身SE审查报告》进行反馈及数模修改，合理设计钣金结构，合理布置焊点位置及层次2407车身电泳底漆厚度不均匀、部分区域未充分覆盖底漆、车身锈蚀、影响整车寿命5涂装SE分析未到位，钣金结构不合理4按《白车身SE审查报告》进行反馈及数模修改，合理设计钣金结构，保证涂装效果2408总装件无法安装；车身总装操作性差，工人抱怨、生产率低；零部件维修操作性差5总装SE分析未到位未分析可维修性4按《白车身SE审查报告》进行反馈及数模修改，合理设计钣金结构，合理考虑安装操作空间，进行安装虚拟验证2409影响用户乘车舒适性，影响内部载货空间，用户抱怨3未合理设计钣金结构，钣金侵占内部空间6进行CAE分析，在保证车身性能、安装结构的前提下尽量增大内部空间，可对比标杆设计7126初期确定目标值，后期按照执行，尽量加大内部空间车身/整车10影响用户乘车舒适性，影响内部装卸货方便性，用户抱怨3未合理设计钣金结构，未按人机要求设计6按人机要求设计数据，在保证车身性能、安装结构的前提下尽量改善，可对比标杆设计6108方案阶段确定各相关尺寸，保证后期数据满足要求。
轻型客车白车身有限元建模及动静态特性分析
研究问题和假设
本次演示的研究问题主要集中在客车车身骨架结构的有限元分析方面，包括 车身骨架结构静动态特性分析、碰撞安全性能评估和结构优化设计等。在此基础 上，本次演示提出以下假设：
1、客车车身骨架结构有限元分析方法的有效性和可靠性得到了充分的验证；
2、客车车身骨架结构在各种工况下的静动态特性和碰撞安全性能可以通过 有限元分析准确模拟；
在碰撞安全性能方面，客车车身骨架结构的吸能性能和抗撞性能是碰撞安全 性的关键因素。有限元分析结果表明，采用合理的吸能材料和结构设计可以有效 提高客车车身骨架结构的吸能性能和抗撞性能。碰撞安全性能还受到车辆速度、 碰撞类型和碰撞位置等多种因素的影响，因此需要对这些因素进行全面考虑和评 估。
谢谢观看
1、建立模型：首先需要建立高速电主轴的精细模型，包括电机、主轴、轴 承等各个部件，并对模型进行必要的简化，以提高计算效率。
2、划分网格：将模型进行细网格划分，以便更精确地计算主轴的动静态特 性。
3、施加约束和载荷：根据实际情况，对模型施加必要的约束和载荷，如重 力、电磁力、热力等。
4、进行求解：通过有限元分析软件进行求解，得到主轴的动静态特性数据。
在静态特性方面，静态应力分析可以反映车身在不同载荷作用下的应力分布 情况，有助于评估车辆的结构强度和刚度。通过观察分析这些结果，可以全面了 解白车身的动态和静态特性，为车辆性能优化和安全性提升提供依据。
结果分析
通过对轻型客车白车身的有限元建模及动静态特性分析，可以得出以下结论：
1、有限元建模可以准确地模拟出白车身的结构和材料特性，为动静态特性 分析提供可靠的基础。
引言
高速电主轴是现代数控机床的核心部件，其动静态特性直接影响到机床的加 工精度和稳定性。随着科技的不断发展，有限元分析方法在机械领域的应用越来 越广泛，为机械设计和优化提供了强有力的支持。本次演示将通过有限元分析方 法，对高速电主轴的动静态特性进行深入研究，旨在为提高主轴的性能提供理论 依据。
基于白车身的模态试验方法分析
Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ａ ｌ Ｔｅ ｓ ｔ Ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｃｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ Ｗｈ ｉ ｔ ｅ Ｂｏ ｄ ｙ
ＣＨＥＮ Ｍｉ ｎ ｇ， Ｚ ＨＯＵ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ，Ｌ Ｉ Ｓ ｈ ａ ｏ — ｌ ｅ ｉ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｍｏ ｄ ａ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ； Ｓ Ｉ Ｍ０： ＭＩ Ｍ０
近 年来 ， 随着 科技 的进步 ， 试验 模态 分析 技术取 得 了快 速 的发展 ， 受到 了汽 车行业 的高度 重视 ， 已经 成 为解 决汽 车振 动噪声 问题 的必 备工具 ］ 。 目前 ，基于模 态试 验 的车身 结构 分析 大多采 用 单输入 多输 出 的 Ｓ Ｉ Ｍ Ｏ 试验 法完成 。 但 是 由于 Ｓ Ｉ ＭＯ 法 自身的局 限性 ， 从２ ０世 纪 ８ ０年 代开 始 ， 陆续 出现 了一 些 多输 入 多输 出 （ ＭＩ ＭＯ） 的模 态 参 数 识别 方
法。
异 ，从而 为 以后 针对 不 同的试验 对 象确 定 更好 的模
态试 验 方法积 累相 关经验 。
１ 模 态 试 验 分 析
摘要 ： 利用试验模态分析技术进行车身振动特性分析时 ， 不 同 的模 态 测 试 方 法 是 否 对 测 试 结 果 有 一 定 程 度 的影 响 ，
不 同 的试 验 对 象 应 用 哪种 试 验 方 法 会 更 加 行 之有 效 ， 这 些 问 题 目前 尚 没 有 定 论 。 以 试验 模 态 分析 理 论 为基 础 ， 对 某 指 定 车 型 白车 身 依 次 进 行 Ｓ Ｉ ＭＯ 和 ＭＩ ＭＯ 测 试 系统 条 件 下 的 试 验 模 态 分 析 ， 获 得 并 分析 比对 两 次试 验 结 果 ， 研 究 两 种 测 试 方法 下 获 得 的试 验 结 果 差 异 ， 从 而 为 以后 针 对 不 同 的试 验 对 象 确 定 更好 的模 态 试 验 方 法积 累相 关经 验 。 关键词 ： 模 态试 验 方法 ： Ｓ Ｉ ＭＯ： Ｍ Ｉ ＭＯ 中 图分 类 号 ： Ｕ ４ ６ ７ ． ３ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ２ ５ ５ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ｏ ５ ８ — ０ ４
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。
白车身模态分析与对标
弹性模蠹 ／ ｉ （ Ｎ ／ ｍｍ ）
：
泊松 比
０ ３
密度 （ Ｔ ｏ ｎ ／ ｍｍ。 ）
７ ８ ５ Ｅ — — ０ ９
求Ｊ ￣ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ 体 ７ 亡 模拟．
ｒ ＿ ｌ ２
焊点
钢
Ｊ 、 Ｊ ５ ｍｍ，二 ‘ 层焊 的焊点 弘冗 、 ｒ 为 ８ ｍｍ， Ｊ Ｈ Ｒ Ｂ Ｅ ２ 死帧拟 艟终搭 ｊ Ｅ 的
４ ５ ５ ５
４ ６ ８５
５ ４１ ８
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图３ 整 体 一 阶 扭 转 仿 真 与 试 验 对 比
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Ｊ １ 】 米ｉ ＇ ｔ ｆ ￣汽 的舒适件 、安 全性 ｆ ¨ ｒ 靠 义以 轿车 白车身 为研究 对象 ．对其
进 订限 屯 态 分析 ．攫取 磬敬 ， 并利用＿ 乍 『 限元 仿 仃顿牢 、振 ｊ 验结
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２ 白车身有 限元模型 的建立
Ｂ ｌ ｏ ｃ ｋ Ｄ ． ｍ ｃ ｚ － Ｏ Ｓ 法 对 进 ｌ ｊ 性 态 分
３ 模 态 试验 方法
㈠１ ｌ ｑ 模 态 试验 条 件为 台懈 『 ， Ｉ Ｊ 门、 车
表２ 模 态 分 析 仿 真 与试 验 对 比
频率 （ Ｈ ｚ） Ｃ Ａ Ｅ仿真
３１ ４７
Ａ ＵＴ（ ）ＴＥＣＨＮｏ Ｌｏ Ｇ Ｖ
章建军 同济大学
陈芳
林 宏 ２ ０ １ ８ ０ ４
白车身分解及测量方案书
目录一、目的 (1)二、白车身分解准备工作 (1)2.1 白车身分解前的准备工作 (1)2.2 人员分工 (2)三、拆解详细方案 (2)一、目的为保证白车身拆车工作有序、按计划进行，增加设计人员对白车身零部件参数与结构的理解，为后期的白车身的设计、建模和工艺分析提供一定的指导作用，特制定本分解及测量方案。
二、白车身分解准备工作为保证参考样车白车身零部件的完整性和零部件管理的条理化，在拆车前必须作好如下的准备工作。
2.1 白车身分解前的准备工作●拆车前各子项目与总成负责人都应充分了解各系统零部件的整体情况，根据拆车计划制定出合适的拆车流程。
●拆车场地准备：具有良好保密的、合适大小的拆车空间。
●拆车工具：举升机、力矩扳手、照相机、电钻、磨光机、榔头，拆车空白明细表、标签、称重仪器、密封塑料袋等（见白车身拆解详细方案）。
●零部件存放：仓库管理人员根据样车情况，做出足够、合理的零部件仓库空间，并根据样车零部件情况，准备足够、合理的存放器具。
完成后通知拆车负责人，由拆车负责人确认是否具备样车零部件存放条件。
●拆车人员安排：拆车人员由各项目组相关工作人员、客户项目组相关工作人员和拆车技术工人组成。
拆车技术工人应是具有多年汽车拆装及维修经验的四级以上技工。
●其它事宜：由项目组拆车现场负责人按拆车方案内容安排。
拆车过程中各子项目有关人员各负其责，仔细作好各项拆车记录，并及时作好拆卸下的零部件的入库工作。
每天拆车完毕后及时整理、编制《Benchmark记录表》、《样车零部件登记表》和《拆车工艺描述表》并汇总到总布置。
●拆解原则：使变形量尽可能小，拆解到能看清楚所有零部件即可。
2.2 人员分工●拆车现场总负责人：●职责：负责现场总指挥、总协调、监督及检查样车零部件入库管理，拆车记录文件的汇总和检查。
●拆车负责人：侧围、地板：前舱：后舱：车门、发动机罩、前舱盖：职责：负责拆车工作的具体实施，包括项目组人员的具体安排和协调、样车零部件入库、现场零部件明细表的编制，照相、各拆车记录文件整理、当天工作完毕后的文件、图片整理等。
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Deviation form basic shaped elements, i.e. taper
Curvature and singularity tests for quadratic elements Color-coding based on node or element ID numbers
Gap
NonCongruen
t Surface boundarie
s
➢ Reduce cost ➢ Increase productivity ➢ Build quality finite element models with minimal user
interaction
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Simplify Merge Faces Merge 16 pseudo faces into 1 face
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User Scenario 1
➢Additional manual mesh simplification
1 face
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CAE模型的建立
➢根据计算机的能力和要求的精度确定合 适的网格大小，划分网格。如果机器的 能力和时间允许，可以将单元尺寸划分 的小一些（但不能太小），如可以按照 碰撞的计算要求进行划分，这样同一个 模型既能够计算模态分析，有可以模拟 碰撞.
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修改设计
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几何模型修正
➢ 在建立几何模型的过程中,有可能发生 几何特征缺失或者产生一些不必要的小 碎面，这些几何错误都需要进行清理， 否则会影响有限元模型的质量、计算的 精度和速度，具体的方法是进行缝合、 修补或合并。可以将N个面合并成一个 面（此种方法只限对模型质量要求不高 的情况），但关键的特征线应该保留， 如拐角、和孔等。
Trimmed surface with hole
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Point 44
New Vertex
Trimmed surface
Parametric surface without hole
Trimmed surface 4 Remove Vertex
Parametric surface
Company ConfidentialΒιβλιοθήκη User Scenario 1
➢Pseudo surface cleanup
➢Create congruent meshes (based on user defined tolerance)
➢ Select initial tri-mesh ➢ Set tolerance to .1
➢Many internal free edges
Overlapped Surface boundaries
Gap
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User Scenario 1
➢Create initial tri-mesh
➢Pseudo surfaces Initial Mesh
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User Scenario 1
➢Verify : Surface : Boundary
➢Many internal free edges
Gap
Non-Congruent Surface boundaries
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User Scenario 1
➢Verify : Surface : Boundary
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几何模型修正
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SURFACE EDIT
11
3 2
Complex mathematical representation
1 2
3
4 5 6
Surfaces have continuous slope
1
2
parametric cubic mathematical representation
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IRREGULARITY CHECKS
General mesh/element checks
Boundary or “Crack” detection Elements Duplication Normals Nodal connectivity Jacobian
User Scenario 1
➢Create initial tri-mesh
➢Pseudo surfaces
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User Scenario 1
➢Pseudo surface cleanup
➢Verify element free edges Cleanup
Verify Free edges
白车身模态分析流程及建模标准
概述
1.几何模型修正 2.几何模型读取 3.单元尺寸的定义和模型划分 4.模型的合并 5.施加载荷和边界条件 6.分析计算 7.结果的后处理 8.修改设计
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分析流程图
几何模型修正 几何模型读取 单元尺寸的定义和模型划分 模型的合并 施加载荷和边界条件 结果的后处理
➢Use polygon pick to select the entire gap
➢Repeat for all known gaps
This tool will close the gaps of areas defined by the selected edges. Also, This tool will close the gaps without any checking of tolerance values.
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User Scenario 1
➢Additional manual mesh simplification
➢Merge pseudo faces to eliminate skewed or sliver surfaces ➢Create higher quality final mesh
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焊点的连接方式
➢ 在给出的焊点坐标附近，用两个RBE2 单元连接，或采用一个零件（厚度较大 的零件）的节点做主点，相连零件的两 个节点做从点的方法。三层板件焊接， 中间点作为主点。一般不推荐一个焊点 只采用一个RBE2单元（只有两个节点 连接）的方式。
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VERIFY ELEMENT BOUNDARY
Plots the boundary as free edges, or optionally free faces Free edge/face of an element is the edge/face of the element
not common (tied to) with others Cracks or free edges appear along geometric boundaries prior
to equivalencing
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VERIFY ELEMENT BOUNDARY FREE EDGES
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1
2
Can use simultaneously with all surfaces
PATRAN相关的几何模型修正
Parametric Point 35 Surface 6
Trimmed surface 8 with hole
Parametric Surface 2
➢ 2 gaps needs to be manually stitched
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User Scenario 1
➢Pseudo surface cleanup
➢Stitch free edges
Stitching
➢ Select free edge
➢ Use “ Free Edge of 2D Element“ selection icon
Warp
Skew
Taper
模型的合并
➢ 一个白车身由若干个零件组成，模型的合并是一个 复杂的事情。一般情况下有两种办法：一种是先进 行各大总成的合并，如侧围、地板等，各个总成合 并完成后，再进行白车身的合并。此种办法比较简 单，而且焊接顺序可以结合车间的焊接顺序进行， 比较容易理解，建议初学者使用。另一种办法是将 所有的模型全部读入，然后依次将各个零件进行焊 接。按照此种办法，需要对车身结构和焊接非常了 解，连接过程中经常会遗漏部分焊点，需要反复几 次计算才能全部完成。但这种方法有助对白车身的 透彻了解。建议熟练后采用。
Dashed (blank) area indicates more than one tet
Tet mesh Company Confidential
Free edge display
Free edge display after
before equivalencing equivalencing
网格划分Advanced Surface Mesher
➢ Benefits
➢ Drastically reduce analysis modeling time