白车身弯曲刚度分析规范(参考Word)
白车身结构弯曲静刚度有限元与试验分析
（ ２ ）
１ 白车身弯 曲刚度理论模型
对 于 白车 身 ， 为 了模 拟 轿 车 在行 驶 过 程 中 的
轿 车轴距 ， ｍｍ；
真实加载变形状态 ， 相关 的约束载荷施加在前后 悬 的安装孔 上。测试静刚度 时 ， 必须保证约束装 置 的刚度不影 响白车身 自身 的刚度 ； 且 白车身受 载后 ， 约束装置不能影响 白车身在空 间上 的 自由
现在 许 多现 有 的轿 车 白车身 试验 都 假定 车身
整体是一具有弯曲刚度 的简支梁 ， 但是 由于在实
际受 载 中 白车 身在 空 间上 存 在 自由 的伸 缩 变形 ，
法： １ ） 在座 椅 固定处 加 载荷 ； ２ ） 在左 右 车 门门槛 上
所 以采用图 １ 所示 的约束方案 ， 在梁上施加力 Ｆ 。 按照材料力学的公式计算 ， 此时 白车的弯 曲 刚度用车身载荷 （ ，） 与最大弯曲挠度（ ） 的比 值来求 ， 即： 弯曲刚度 Ｋ ｂ ＝ Ｆ ／ ｔ ｏ 。 弯曲刚度计算公式如下 ：
４０ ０ ｍ ｍＸ ４０ ０ ｍｍ。
根据 空间 自由度计算 公式 进 行计算 ， 可得 ：
三
Ｓ ＝ ６ ｎ 一 ‘ ∑（ ｉ Ｐ ． Ｉ ） 一 ５ Ｉ ＋ Ｌ ｓ ｖ
ｉ ＝ｌ
（ ３ ）
式 中： ｓ为空 间机 构 的 自由度 ， ｎ为活 动构 件 的数 量， Ｐ 为分 别 对 应 各类 的运 动 副数 量 ， ５ 代 表 虚 约束 ， Ｓ ， ． 代表 局部 自由度 的数 量 。 分 析 可得 ： ： ３ ， Ｐ ＝ ５ ， Ｐ ， ＝ｌ 。此 外 支撑 和 支撑 绕 自己轴线 的转 动 为局 部 自由度 Ｓ ， ， ＝ ２， 而
白车身扭转刚度分析及优化_翁洋-13
白车身扭转刚度分析及优化翁洋张伟（上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海，200804）摘要：白车身结构是否具备合理的静态扭转和弯曲刚度对于提升整车的结构耐久和NVH性能是至关重要的。
不同的车型，刚度的目标值也不同。
车身结构的刚度值可以通过试验或者有限元分析得到，使用有限元方法来模拟白车身刚度试验，通过试验结果来验证有限元分析的正确性。
BIW Torsion Stiffness Analysis & OptimizationAbstract：Adequate static torsion stiffness of BIW is essential for better overall durability and NVH performance. Stiffness targets vary for different vehicles. The stiffness can be evaluated experimentally and analytically. The FE results can be used to correlate CAE to testing data.引言在小型乘用车设计开发中，对车身结构设计进行有限元分析计算是有效缩短产品开发周期、节约产品开发及实验费用、提高产品可靠性的重要技术手段。
因此车身的扭转和弯曲刚度作为衡量车身设计的一项重要条件，对其进行准确的分析计算成为设计开发中的一项不可缺少的重要内容。
为了和白车身刚度试验结果对比，分析中所需的零件需要和试验一致。
可以通过优化软件进行DOE分析，并根据分析结果调整对产品性能起主要作用的参数进行优化设计。
建立有限元模型本文所涉及的有限元模型采用Hypermesh进行前处理。
网格模型由Quard4、Tria3单元以及相应的焊接单元构成，并且单元质量符合指定的建模标准。
模型结构如图所示白车身结构网格模型边界条件后减震塔约束3个方向的自由度，前横梁中心约束5个方向的自由度。
白车身弯扭刚度测试技术与评价方法
20技18术年聚7焦月
技术看点
白车身弯扭刚度测试技术 与评价方法
李伟 端木琼 李占方 （中国汽车技术研究中心有限公司）
摘要：为了满足汽车的舒适性、安全性及操控性方面的要求，在车型开发前期需要评估汽车的弯扭刚度。不同试验条件下测 出的刚度值差异很大，为确保数据的统一性和精确性，提出一种测试技术，通过对比 ! 种试验方案，得到扭转方案 ! 改善了 试验过程中的侧向位移，更接近汽车的真实工况；在该方法的基础上，统计几十款 " 级车的弯扭刚度试验数据，总结出 " 级
之间的距离，间接计算出前后悬的相对扭转角，然后通
载荷
图 B 白车身扭转刚度加载示意图
过加载力矩和前后悬的相对扭转角计算出白车身扭转
前、后悬处扭转角的计算公式为：
- -
2第0178（期7）
技术聚焦
Feature
f=
!f+"f arctan（ # ）
f
（1）
$=
=f-
（3）
距离前轴为 - 的测点 % 向的误差补偿量（/mm）
为：
="r10/. -).
（6）
式中：0— ——前后悬之间的 , 向距离，mm；
-— ——测点距前轴的 , 向距离，mm；
"r1— ——后悬 % 向变形量的平均值，mm。
距离前轴为 - 的测点补偿后的变形量（11/mm）为：
!r+"r arctan（ # ）
r
（2）
式中：f，$—— —前、后悬处扭转角，（）；
பைடு நூலகம்
!f，"f— ——前悬左、右侧 % 向的变形量，mm；
!r，"r— — —后悬左、右侧 % 向的变形量，mm；
白车身弯曲刚度分析规范(参考Word)
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14000 N/mm。
SAE-C2009C168白车身静刚度分析
1郾 25m, 所以 该 车 的 最 大 扭 转 载 荷 为 M = 0郾 5 伊 1025 伊 9郾 8 伊
1郾 565N·m = 7835N·m。
摇 摇 采取逐步加载的方式进行加载, 得到相应转矩下该车的
转角和扭转刚度见表 3。
表 3摇 各载荷工况下轴间扭转角和抗扭刚度
转矩 / N·m
转角 / ( 忆)
1562
SAE鄄C2009C168
2009 中国汽车工程学会年会论文集摇
白车身静刚度分析
张雷摇 陶其铭摇 丁锡幸
安徽江淮汽车股份有限公司技术中心
摇 摇 揖 摘要铱 摇 本文采用 UG 和 ANSYS 软件建立了某国产中高级轿车白车身有限元模型, 通过对其刚度的分析和对国内外同 级别的车型进行比较来判断该轿车的刚度情况。 针对分析结果和相关车型的比较后对该车刚度情况做了一定的分析, 通过相 关实验进行验证, 为后续相关的优化和改进提供了依据。 摇 摇 揖 关键词铱 摇 轿车摇 白车身摇 ANSYS摇 刚度分析
1564
SAE鄄C2009C168
2009 中国汽车工程学会年会论文集摇
源的限制, 单元的基本大小要有一定的限度。 本文将车身结 性, 而单元的质量是模型质量的有力保证。 本文网格划分采
构单元的基本尺寸定为 25mm, 对于比较平整的部位单元尺 取手动控制的划分方法, 即控制单元长度, 进行整体划分,
图 4摇 整车焊点情况
2郾 2摇 单元的选取及单元特性
摇 摇 本文选用 ANSYS 提供的三维板单元 Shell63。 Shell63 既 具有弯曲能力又具有膜力, 可以承受平面内载荷和法向载 荷。 本单元每个节点具有 6 个自由度, 即: 沿节点坐标系 X、 Y、 Z 方向的平动和绕节点坐标系 X、 Y、 Z 轴的转动。 应力刚化和大变形能力已经考虑在其中。 在大变形分析( 有 限转动)中可以采用不变的切向刚度矩阵[3] 。 三维板壳单元 示意图如图 5 所示。
白车身灵敏度分析规范
1
1
DESVAR
1 gc10.75 0.6 0.9
$HMNAME DVPRELS 1
~gc1 1
DVPREL1 1
PSHELL
1
4
1
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 of 10
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；
120_白车身扭转刚度分析
B1
1306.032
B2
900.872
D1
1319.127
D2
1347.472
1341.06 1304.43 1305.633 901.658 1320.17 1346.516
2.059 -2.044 -0.399 0.786 1.043 -0.956
变形率 （%）
0.154 -0.156 -0.031 0.087 0.079 -0.071
单元数（个） 749149
节点数（个） 三角形比例（%）
998923
1.2
质量(kg) 407.4
白车身扭转刚度分析：边界条件
123456 后减震器与车身连接处
3
前减震器与车身连接处两点中点
Mx= 2000N·m 在前螺旋弹簧与车身连接点施加力，形成绕X轴2000N·m的扭矩
白车身扭转刚度分析：扭转变形曲线
NASTRAN
参考标准： 标准
结论：
白车身扭转刚度满足目标值。 窗框、门框变形率满足目标值。
A1 前风窗框
A2
B1 左门框
B2
C1 后背门框
C2
各窗框、门框 变形率（%）
0.154 -0.156 -0.031 0.087 0.079 -0.071
目标值 ＜0.2%
白车身扭转刚度分析：模型信息
模型信息
测量点扭转角（°）
扭转变形曲线
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
300
600
900
1200
1500
1800
2100
2400
测量点X向坐标（mm）
白车身扭转刚度分析：门窗框变形表
0001-2019_驾驶室BIW弯曲刚度分析规范
目录1 前言 (1)2 范围 (1)3 规范引用文件 (1)4 术语和定义 (1)5 具体内容 (1)5.1有限元模型 (1)5.2边界条件 (2)5.3分析结果 (2)6 总结 (3)1 前言通过驾驶室BIW弯曲刚度分析，了解驾驶室的抗弯性能，为驾驶室设计优化提供参考依据。
2 范围本文规定了商用车驾驶室BIW弯曲刚度分析方法和评判标准。
本文适用于商用车的驾驶室BIW弯曲刚度分析。
3 规范引用文件《重庆坚峰汽车科技有限公司CAE建模规范》4 术语和定义5 具体内容5.1有限元模型根据提供的数据，建立有限元模型如图1所示：只包括白车身焊接本体，不包括玻璃、附件及内饰件等。
网格和连接要求参照《重庆坚峰汽车科技有限公司CAE建模规范》执行。
图1 驾驶室有限元分析BIW模型5.2边界条件约束：约束驾驶室悬置左前123，右前13，左后23，右后3自由度。
加载：在主驾驶座椅H点以及副驾驶座椅两个H点分别施加1000N垂向力（整车-Z向）。
测量点：底面纵梁左右Z向最大位移mm。
弯曲刚度分析的边界条件和载荷如图2.1和2.2所示：图2.1 约束图2.2 加载5.3分析结果1）测量点位置如图3所示：图3 车架弯曲刚度分析测量点左纵梁最大Z向位移为d zl，右纵梁最大Z向位移为d zr。
平均值d zmax=（d zl+d zr）/2，弯曲刚度k=F/d zmax。
2）位移云图如图4所示：图4 白车身弯曲刚度左右纵梁Z向位移云图3）BIW纵梁弯曲刚度Z向位移曲线如图5所示：图5白车身纵梁弯曲刚度Z向位移曲线6 总结1）白车身BIW弯曲刚度>标杆车BIW弯曲刚度；2）白车身BIW纵梁位移曲线连续且无突变。
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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14000 N/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。
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）。