SUV白车身扭转刚度的分析与优化_熊辉
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。
基于有限元的白车身模态刚度CAE分析及其优化
摘要汽车工业发展到今天，汽车车身已成为影响其各种性能的最大组成部分之一，特别是轿车车身，它在很大程度上决定了汽车的商品价值和销售市场。
近几十年来，人们对汽车的安全性、舒适性、经济性、可靠性和耐久性的要求越来越高；由于能源的紧缺和激烈的汽车市场竞争，又迫使汽车要实现轻量化并尽可能降低成本，因而引发材料工程与制造业巨大的变化，并促使设计理念和设计方法不断改进。
有限元法是关于连续体的一种离散化的数值计算方法，亦即在力学模型上近似的数值方法，它在车身结构分析中发挥着重要的作用。
本论文利用先进的CAE技术，以某轿车白车身为主要研究对象，在Hyperworks软件下，建立了轿车白车身详细有限元模型，进行白车身自由模态分析、扭转工况和弯曲工况下的白车身刚度分析，以检测白车身是否满足基本的模态刚度要求。
并利用CAE 软件进行白车身钣金件的优化，以达到轻量化的目的，提高白车身的经济性和安全性，满足市场需求。
关键词：白车身模态刚度Hyperworks 优化备注：因要遵循公司保密条约，本论文数据已处理。
Modal and Stiffness Analysis and OPtimizationon Body-in-whiteof Car Based on Finite Element MethodAbstractAutomobile industry development today, the body has become the various properties of the largest part of the car body, in particular, it largely determines the value of the goods and the sale market of automobile. In recent decades, the vehicle safety, comfort, economy, reliability and durability of the increasingly high demand; because of the shortage of energy resources and the car market with intense competition, and forced the car to lighten and reduce costs as much as possible, and thus lead to materials engineering and manufacturing industry tremendous changes, and make the design concept and design method of continuous improvement. The finite element method is a kind of continuum discrete numerical calculation method, the mechanics model to approximate the numerical method,the body-in-whit structure analysis plays an important role.In this paper, the use of advanced CAE technology, to body-in-whit as the main research object, in Hyperworks software, establish the detailed finite element model of body-in-whit, for white body free modal analysis of torsional and bending condition and working condition of BIW stiffness analysis of body-in-whit, to detect whether meet the basic modal stiffness degree requirements. And the use of CAE software for white main body sheet metal parts optimization, has reached the goal of lightening the body-in-whit, improve the economy and safety of, meet market demand.Key words:Body-in-whit Moda Hyperworks Stiffness Optimization目录中文摘要 (Ⅰ)英文摘要. (Ⅱ)目录 (Ⅲ)第一章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2国内外车身CAE技术研究现状 (2)1.3本文的主要内容 (3)第二章有限元法理论 (4)2.1引言 (4)2.2有限单元法和白车身刚度的基本原理 (4)2.2.1有限元和模态分析基本理论 (4)2.2.2白车身扭转刚度基本理论 (5)2.2.3白车身弯曲刚度基本理论 (7)2.2.4白车身门窗开口变形理论 (8)第三章某轿车白车身有限元建模 (9)3.1引言 (9)3.2建模要求 (9)3.2.1网格标准的确定 (9)3.2.2网格质量要求 (9)3.3建模的基本步骤 (10)3.3.1建模原则 (10)3.3.2单元类型的选择 (10)3.3.3连接方式的选择 (10)3.3.4单位制及材料特性 (11)3.2.5模型的装配 (11)第四章轿车白车身模态分析 (13)4.1白车身模态分析的意义 (13)4.2白车身模态分析的基本设置 (13)4.3白车身模态分析结果分析 (13)4.4本章小结. (16)第五章轿车白车身刚度分析 (17)5.1引言 (17)5.2白车身扭转工况分析 (17)5.2.1加载及约束条件 (17)5.2.2白车身扭转刚度结果表达及评价标准 (18)5.2.3轿车白车身扭转刚度数据处理及分析结果 (18)5.3白车身弯曲工况分析 (22)5.3.1加载及约束条件 (22)5.3.2白车身弯曲刚度结果表达及评价标准 (22)5.3.3轿车白车身弯曲刚度数据处理及分析结果 (23)5.4本章小结 (25)第六章轿车白车身优化分析 (26)6.1引言. (26)6.2优化分析的基本原理 (26)6.3优化分析的基本步骤 (27)6.3.1在Hypermesh中完成相关设置 (27)6.3.2提交Nastran完成计算 (28)6.3.3提取灵敏度信息 (28)6.3.4确定优化方案 (28)6.4白车身优化结果分析 (28)第七章结论与展望 (29)7.1本文结论 (29)7.2工作展望. (29)参考文献 (30)致谢 (32)第一章.绪论1.1引言近几年，我国汽车工业快速而稳步发展，打造我国自主品牌、开发核心技术是我国汽车工业的必然选择。
白车身扭转刚度实验
在白车身扭转刚度试验中，后轴固定夹具通过球铰作用于后减震塔上。前轴扭转夹具通 过球铰作用于前减震塔处，此处球铰的作用是为了保证载荷作用在垂直方向上，在试验 过程中，该机构在y方向会产生微小的位移。同时，前轴扭转夹具对车身前部起到了支 撑作用，扭转刚度试验如图所示。故有限元模型中，扭转工况的边界条件为：后减震塔 约束X，Y，Z，3个方向的自由度，前减震塔约束X方向的自由度。 扭转工况的载荷施加 在前减震塔中心点上，在垂向施加大小相等方向相反的载荷。载荷的大小通过公式 F=M/L求得，其中M为试验要求的扭矩值，L为左右减震塔中心之间的距离。
试验数据处理及结果表达
扭转刚度这算方法
试验结果评价
由于试验仪器误差，方法误差以及数据处理的计算误 差，最终结果有一定偏差，但数量级和大体数值上符 合，试验基本合理。
谢谢
白车身扭转刚度试验台
试验用传感器
力传感器 量程15000Nm 精度1Nm
位移传感器 量程1m 精度0.0001m
试验数据采集装置及系统
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。
部选择两个镜像点作为位移测量，测点如图所示。 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。
工况A：后3点支承，车身前部加载，即右前支点、后两支点 支承，在左前支点位置附近加载，此载荷与右前支承反力克
服车身前部重力后，形成一个示意图
测点相对位置示意图
工况B：同理再做前3点支承、车身后部加载，即右后 支点、前两支点支承，在左后支点位置附近加载，此 载荷与右后支承反力克服车身后部重力后，形成一个 力偶，使车身产生扭转变形
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4H乙车身重量减少1.5KG。
标签：模态分析；结构优化；有限元分析前5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。
实践证明对口车身结构进行有限元分析可以提前发现、避免相关的设讣缺陷，及时整改、优化设讣。
从而缩短开发周期，节约试验费用。
文章通过对口车身的模态分析对设讣进行结构优化，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」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，在非关键区域儿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，并保证网络的儿何匹配。
根据车身提供的数字模型，最终口车身带玻璃有限元模型单元547, 219, 节点569, 580个，见图1。
基于扭转刚度的白车身减重优化
机电技术
2019 年 2 月
基于扭转刚度的白车身减重优化
李文彬
（东南（福建）汽车工业有限公司，福建 福州 350119）
摘 要：白车身（Body in White，BIW）的扭转刚度是车身重要的力学性能之一，对整车各方面的性能有着直接或间接 的影响。以某 SUV 车型为研究对象，运用 HyperMesh 软件建立了 BIW 的有限元模型，并对 BIW 的扭转刚度进行了仿真分 析；为了提高 BIW 的扭转刚度，利用 OptiStruct 软件分析了零件板厚对扭转刚度的灵敏度，得到了影响 BIW 扭转刚度的关 键区域；基于灵敏度分析结果，从板厚、焊点两个方面对扭转刚度进行了优化；对比最终优化前后的结果，扭转刚度增加了 16.6 %，质量减少了 3.9 kg。
1 BIW 扭转刚度的数值计算
1.1 BIW 有限元模型的建立
本文用于分析扭转刚度的 BIW 模型主要包括
A 柱、B 柱、C 柱、地板、顶棚、前后围等部件，不包 括玻璃和 IP 横梁。利用 HyperMesh 软件对各个零 部件进行有限元网格划分，划分网格时采用四边 形单元和三角形单元混合建模的方法，平均单元 尺寸为 7 mm，同时控制单元的网格翘曲度、雅克 比、四边形及三角形的最大最小内角等满足质量 指标。根据 BIW 的结构特点，粘胶采用 adhesives 模拟，焊点采用 acm 模拟、焊点直径为 6 mm，螺栓 连接等其他连接方式采用 rigid 单元模拟。整个 BIW 有限元模型共有 977 352 个单元，如图 1 所示。
效于在连线中点处加载 2000 N·m 的力矩。
车身扭转刚度定义为：
KT
=
M θ
=
M
arctan[
d1
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
车身扭转刚度分析及拓扑优化
白车身扭转刚度分析及拓扑优化Torsion Stiffness Analysis and TopologyOptimization of Body in White摘要: 白车身（Body in White, BIW）的扭转刚度是车身重要的力学性能之一，对整车各方面的性能有着直接或间接的影响。
本文在已有量产车型基础上，运用HyperMorph工具建立了轴距加长150 mm对应的Morph模型。
以Morph模型为研究对象，以扭转工况对应的柔度最小化为目标，利用OptiStruct软件进行了拓扑优化分析。
基于拓扑优化结果，对后地板横梁加强板、连接板、后围结构进行了形状优化和截面优化，优化后扭转刚度提升了4.85 %，对后续的设计具有一定的指导意义。
关键词:白车身，Morph模型，扭转刚度，OptiStruct，拓扑优化Abstract:The torsion stiffness of the Body in White (BIW) is one of the important mechanical properties of the body, and has a direct or indirect effect on the performance of all aspects of the vehicle. In this paper, based on the existing production models, the corresponding Morph model with 150 mm longer wheelbase was established by using HyperMorph tool. Then, taking Morph model as the research object and aiming at minimizing the compliance corresponding to the BIW torsion condition, topology optimization analysis was carried out by using OptiStruct software. Finally, based on the results of topology optimization, shape and section optimization were carried out for the rear floor beam reinforcing plate, connecting plate and the rear frame structure. As a result, the torsion stiffness is improved by 4.85 % after optimization, which has certain guiding significance for the subsequent design.Key words:Body in White, Morph model, torsion stiffness, OptiStruct, topology optimization1 概述随着经济的快速发展，汽车已经成为人们日常生活中不可缺少的交通工具。
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。
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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。
的后纵梁处；在试验中如果已通过专用加载设施实现， 位可以加大简化。考虑到白车身的力学特性，本次采用
就不必再使用额外约束装置。
离散板壳单元的组集，对车身结构的分析相对比较准
白车身扭转刚度试验加载方法：在白车身前左右 确。门槛加强板模型，如图 ４ 所示。
减振器座上施加一大小为 ２ ０００ Ｎ·ｍ 的力矩，力的方
进行计算更为准确。
KＴ＇＝
ΔT ΔφＦ－ΔφＲ
（２）
式中：KＴ＇— ——考虑零飘之后的修正的白车身整体扭转
刚度，Ｎ·ｍ（／ °）；
ΔT—— —加载时从 １ ６００￣２ ０００ Ｎ·ｍ 的变化扭矩， ΔT＝４００ Ｎ·ｍ；
ΔφＦ，ΔφＲ—— —加载时从 １ ６００￣２ ０００ Ｎ·ｍ 的前后 部扭转角变化量，（°）。
承载式车身几乎承受了轿车所有工况的载荷，包 含扭转、弯曲、振动以及碰撞等，因此其必须拥有足够 的刚度和强度来保证整车的使用需求和动态性能需 求。而白车身扭转刚度是整车性能重要的指标之一，合 理的扭转刚度设计可以避免车身在很多工况下发生的 可靠性、耐久性、疲劳强度、振动及噪声等相关问题。文 章以某款 ＳＵＶ 为研究对象，对其白车身扭转刚度进行 了优化设计。
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２第０１２６（期２）
Ｄｅｓｉｇｎ－Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ
图 7 白车身简化模型图
通过简化模型灵敏度分析找出对白车身扭转刚度 影响的关键部件并分析出贡献量，具体的分析结果，如 表 １ 所示。表 １ 中各处零件皆为贡献量较大，需要重点 考虑进行优化设计的部件。
表 1 白车身灵敏度分析结果
零件
扭转刚度/ 刚度增量/ 提升率 关键连接点
（N·m（/ °）） （N·m（/ °）） /%
基础模型
7 242
前顶横梁连接板
8 186
943
１３．０
中顶横梁连接板
8 098
855
１１．８
后顶横梁连接板
8 433
1 190
１６．４
前轮罩连接板
8 834
1 592
２２．０
后轮罩连接板
7 855
613
８．５
1 SUV 白车身结构及扭转试验工况
白车身按承载形式的区别，可分为非承载式、半承 载式和承载式三大类。承载式车身无车架，整车车身的 强度和刚度主要由白车身骨架予以保证，多数中低档 轿车和 ＳＵＶ 车身属于承载式车身。
文章研究对象为某款 ＳＵＶ 白车身骨架系统，如图 １ 所示。ＳＵＶ 白车身骨架系统相对于轿车更多行驶在 乡村道路，更容易受到扭转工况的冲击；而且相对于三 厢轿车，其骨架系统无包裹架结构，后背门处开口较 大，因此其设计的优化提升挑战性更大。
后轮罩安装板
7 959
716
针对以上部位进行工程分析，主要从 ４ 个方面进 行结构优化设计：
１）顶盖上横梁和侧围的搭接接并增加接头搭接长度，增加焊点。根据质量控制情 况可以适当增加搭接板的料厚。
２）后背门处 Ｄ 环截面增加隔板、优化封闭截面、在 轮罩上增加 Z 方向梁，与地板进行搭接、增加上接头连 接零件料厚。
Torsion Stiffness Analysis and Optimization of SUV Body-in-white
Abstract: Body-in-white torsion stiffness can＇t meet the design target （≥17 000 N·m（/ °））in SUV development process due to larger opening in rear wall area and no package bracket. Taking a SUV white body as the research object, the finite element model of a SUV is established and the stress analysis and sensitivity analysis are carried out. According to the mechanical properties of the white body structure and the analysis results, the torsion stiffness increases to 17 870 N·m（/ °），the increase rate reaches to 22.5%. The analysis method and optimization can improve the body torsion stiffness in the body data design stage, greatly shorten the development cycle and reduce the development cost. Key words：SUV; Torsion stiffness; Design optimization; Sensitivity analysis
限于篇幅，扭转角的获取、插值与计算此处不再详 细叙述。通过式（２）可以准确计算出白车身的扭转刚度。
2 白车身扭转刚度有限元分析
白车身的设计开发中，针对白车身结构进行有限 元分析可有效缩短产品开发周期、节约开发费用，并能
图 5 白车身有限元模型图
在上述白车身模型的基础上，进行模型边界的定 义和添加支撑，文章中支撑单元选用多点约束 ＭＰＣ１８４ 单元模拟力和力矩。然后整个白车身模型按照上述扭 转试验工况进行约束加载，进而后处理得到白车身的 扭转变形云图和扭转角度。扭转变形云图，如图 ６ 所 示。经过计算，其 KＴ＝１３ ８４９ Ｎ·ｍ（／ °），不满足项目设定 目标（≥１７ ０００ Ｎ·ｍ（／ °））。
ZX Y 载荷 ２ ０００ Ｎ·ｍ
ΔX，ΔY，ΔZ
ΔZ 图 2 白车身扭转刚度约束和加载示意图
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技术聚焦 FOCUS
２０１６ 年 ２ 月
设计·创新
注意：若白车身的后悬架采用钢板弹簧结构，则约 拟 ５ 个步骤。结构简化工作首先保证结构力学性能，对
束点为每侧钢板弹簧 ２ 个安装点中间位置 X 坐标对应 重点关心部件尽量少简化和不简化，不影响性能的部
变形量/ｍｍ
１．８４５ ０ １．４３４ ０ １．０２２ ０ ０．６１０ ０ ０．１９８ ３ －０．２１３ ５ －０．６２５ ３ －１．０３７ ０ －１．４４９ ０ －１．８６１ ０
图 6 白车身扭转变形云图
约束、求解以及后处理分析。
3 白车身刚度灵敏度分析和设计优化
几何模型 ＵＧ Ｐｒｏ／Ｅ
ＣＡＴＩＡ
图 1 承载式 SUV 白车身骨架系统图
弯曲刚度可用车身在铅垂载荷作用下产生的挠度 大小来描述，或者用单位轴距长度最大挠度量评价。扭 转刚度可以用车身在扭转载荷作用下产生的扭转角大 小来描述，或用单位轴距长度轴间相对扭转角评价［１］。
白车身扭转刚度试验约束方法：约束白车身前保险 杠中间处，保证约束点 Y 坐标的值为 ０，约束该点 Z 向 的平动自由度（ΔZ）。约束白车身后左右弹簧座 X，Y，Z ３ 个方向的平动自由度（ΔX，ΔY，ΔZ），如图 ２ 所示。
２０１６（２）
Ｄｅｓｉｇｎ－Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ
FOCUS 技术聚焦
Ｓ Ｕ Ｖ 白车身扭转刚度的 分析与优化
熊辉 方军 袁堂福 肖锋 （奇瑞汽车股份有限公司）
摘要：某款 SUV 开发过程中，由于后围部分门洞开口较大并且缺少包裹架结构，引起白车身扭转刚度不满足设计目标 （≥17 000 N·m（/ °））。对其建立有限元模型并进行扭转工况加载和受力分析以及灵敏度分析，依据白车身结构力学特性 及分析结果进行优化设计，使其扭转刚度提升至 17 870 N·m（/ °），提升率达 22.5%。通过此种分析方法和优化方案，可以 在车身数据设计阶段提升车身扭转刚度，大大缩短开发周期，降低开发成本。 关键词：SUV；扭转刚度；优化设计；灵敏度分析
ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ 前处理 有限元 模型
求解器 ＡＢＡＱＵＳ ＮＡＳＴＲＡＮ ＡＮＳＹＳ