某轻型客车白车身静刚度试验研究与分析
总第158期 公 路 与 汽 运 Highways 8L Automotive Applications 15
某轻型客车白车身静刚度试验研究与分析
席桂东 ,朱学华 ,何镇罡
(1.南京汽车集团有限公司汽车工程研究院,江苏南京 210028;2.南京林业大学,江苏南京 210037)
摘要:承载式车身几乎承载了车辆在使用过程中的各种载荷,因此在车身开发过程中,车身的 刚度特性具有举足轻重的地位。文中以某自主品牌轻型客车的承载式车身为例,介绍了通过试验 获得白车身静刚度的方法,并对获得的试验数据进行了分析,为今后的研发提供数据积累。 关键词:汽车;轻型客车;白车身;静刚度试验 中图分类号:U463.82 文献标志码:A 文章编号:1671—2668(2013)05—0015—04
承载式车身几乎承载了车辆使用过程中的所有
载荷,包括弯曲载荷和扭转载荷。在这些载荷的作
用下,车身的刚度特性显得十分重要。如果车身刚 度不佳,将直接影响车辆的可靠性、安全性、NVH
(噪声、振动和声振粗糙度)性能等关键性能指标。 因此,在整车开发和后期改型设计过程中,通过试验
的方法获取车身刚度特性是十分必要的。
1 车身静刚度理论计算
1.1扭转刚度
客车车身为复杂的空间结构,不同部位的扭转 角有所不同,通常以形为统计目标。当左右载荷不 等时,将会使车身产生扭转变形,作为变形程度的
值,通常扭转刚度GJ—TL/O ,其中:T为扭力 (N);L为轴距(m);0 为轴间相对扭转角(。)。
一般白车身扭转刚度(GJ) 和成品车的扭转刚
度(GJ) 的关系为(GJ) /(GJ)b一1.2~2.0。
1.2弯曲刚度
车身弯曲刚度可看作是车身在受到垂直力作用
时车身纵向的张力,是表示其挠度程度的量,可由车
身前后的变形量来衡量。对多处加载情况,通常用
车身载荷w与门槛或纵梁处的最大弯曲挠度z的 比值来衡量弯曲刚度,即弯曲刚度E1=w/z。
一般白车身刚度(EI) 和成品车刚度(EI)。的
关系为(ED b/(ED。一1.3~1.7。
2 车身静刚度测试设备和方案
2.1 车身静刚度测试设备及流程 测试设备包括弯曲扭转刚度试验台、位移传感
器和支架、力加载机构、加载配重块、拉杆、力传感
器、配制专用夹具及数据采集系统。车身静态刚度 测试基本流程如图1所示。
图1 车身静刚度测试流程
2.2车身静刚度测试方案
试验样车状态为白车身,试验中车身约束方式
应接近于整车实际装配状态。由于后悬架为钢板弹 簧加减振器结构,轻型客车白车身后部固定方式与
轿车车身的固定方式不同,其夹具固定方式需要模 拟钢板弹簧的连接形式。
2.2.1 车身扭转刚度测试方案 试验扭转刚度前悬架支撑点为左右减振器车身
安装点,约束沿x、y、z轴3个方向的平动自由度,
前悬架通过刚性杆连接到加载梁上,刚性杆和加载
梁全约束连接,并实现高度可调,约束前保险杠中点
y向平动;后悬架支撑点为左右模拟板簧的前后中
心点,约束沿X、y、z轴3个方向的平动自由度及
绕X、y、z轴的转动自由度,车身通过刚性杆连接 到承载梁上,刚性杆和承载梁全约束连接。车身安
装完成后应水平。
车身纵梁下方每间隔700 mm布置位移传感
器,传感器和车身接触面应为水平,位移传感器固定
在钢构支架上,钢构支架与地面垂直,
并且测试过程 总第158期 公 路 与 汽 运 Highways&Automotive Applications l7
续表1
5 0oo 4 000 3 000 2 ooo 譬1 ooo 。
前后轴相对扭转角,(。)
图6扭转刚度拟合曲线
由图6得扭转刚度GJ一(17 206+17 029)/2— 17 118(N・m)/。。由表1和图6可看出:1)顺时
针加载和逆时针加载时刚度拟合曲线截距都小于
100 N・m,说明车身刚度试验台架、测试设备及车
身约束方式比较合理;2)顺时针加载和逆时针加载
时刚度拟合曲线基本重合,说明车身整体扭转刚度
较为对称,侧拉门对车身整体扭转刚度影响不大。
车身纵梁各排测点加载扭矩与扭转角计算结果
见表2,纵梁各排测点扭转角见图7。
表2
加载扭矩与各测点扭转角的对应关系 18 公 Highways 第5期 2013年9月
£ 耄
测点至前轴的距离/mm
图7纵梁各排测点扭转角
由表2和图7可看出:1)车身纵梁各排测点扭
转角变化曲线比较平缓且光滑,说明车身整体刚度
比较均匀,车身整体结构较为合理;2)4种载荷工
况下,车身扭转角变化曲线基本等间隔分布,不同载
2.5 g 2.0 1.5
0.0 一0.5 —1.0 荷工况下车身扭转刚度值基本相同。在许可的扭转
力矩下,车身整体特性符合材料的力学理论。
基于上述分析,可得出如下结论:该车身整体特
性良好,车身不同截面扭转刚度分布均匀,整体线性
度较好;车身扭转刚度值高于轻型客车最低15 000
(N・m)/。的要求。
3.2车身弯曲刚度测试结果与分析
车身弯曲刚度主要从以下方面进行分析:各测
点在垂直方向上的位移变形量,并找出沿长度方向
上位移变形最大值;车身两纵梁长度方向上的垂直
挠度变化曲线。该车身各测点位移变形量见表3,
各测点挠度变化曲线见图8。
表3各测点位移变形量
测点至前轴的距离Imm
图8各测点挠度变化曲线
左侧弯曲刚度
E1一W/△Z一9 800/2.21—4 434 N/ram
右侧弯曲刚度
E1一W/△Z一9 800/2.36—4 153 N/mm 式中:W为最大载荷;AZ为纵梁在Z方向上的最大
变形。
分析弯曲刚度数据可以得出以下结论:侧移门
对车身弯曲刚度有一定影响,无侧移门一侧纵梁变
形量较另外一侧纵梁变形量小,对应刚度值较大;整
条纵梁位移变化曲线比较光滑,说明车身Z向刚度
较为线性,结构较为合理。
4 结语
该文以某自主品牌轻型客车白车身为例,叙述 方法,得到了最为接近真实值的结果,并对测试获得
的数据进行了评估,可为白车身的优化设计提供依
据,并为后续开发新产品提供数据积累。
参考文献: [1]邵建旺,彭为,靳晓雄,等.SUV白车身静态刚度试验 研究EJ].汽车技术,2009(4). [2]黄金陵.汽车车身设计[M].北京:机械工业出版社, 2007. [3]张攀,雷刚,廖林清,等.某汽车白车身模态分析[J].重 庆工学院学报,2008,22(3). [4]夏国林,李霞.轿车白车身优化设计研究[J].汽车科 技,2008(2). [5]陈志勇,史文库,沈志宏,等.轻型客车车身车架整体结
构有限元模态分析口].振动与冲击,2010,29(1O). [6]席桂东.某轻型客车车身改进设计与试验研究[D].南
京:南京理工大学,2012. [7]汪中传,周涛,李锦锦.HFF6137K86型客车骨架静动 态有限元分析[J].客车技术与研究,2010(4). [8]于国飞.基于有限元的全承载式客车车身强度刚度分 析[J].客车技术与研究,2010(4).
[9]邬耀明,席桂东,戴云.某商用车白车身静刚度试验方 法研究[J].轻型汽车技术,201l(增刊).
了自车身静刚度测试的约束方式、测点布置及试验 收稿日期:2013--05--27 .如 ∞ 运 A 汽 .乩 与 A
路&
某商用车白车身模态分析及试验研究
某商用车白车身模态分析及试验研究
摘要:本文采用有限元数值模拟方法,并结合试验研究的手段,对某商用车的白车身进行模态分析。分析过程中,利用超声波检测技术获取车体结构的固有频率,通过有限元分析软件对车体结构进行数值模拟,得到车体结构的振型及固有频率,并与试验结果进行对比,验证数值模拟的可靠性。最后,针对车体结构的振动问题,提出了一些改进措施,以提高其振动性能。
关键词:商用车;白车身;模态分析;有限元方法;试验研究;振动
正文:
一、引言
白车身是指未安装任何车身部件、发动机和传动系的车身结构,它是整车研究开发中的重要部分。在商用车研发过程中,白车身的研究和分析对于整车设计和制造具有十分重要的意义。其中,模态分析是对车身结构进行振动分析的有效手段之一,旨在确定车辆在不同频率下的振动状态。对于商用车而言,优化车身结构的振动性能可以有效提高车辆的运行平稳性和乘坐舒适性,降低噪音和振动对车辆的影响,从而提高整车的质量和性能。
本文通过某商用车白车身的模态分析和试验研究,验证其振动特性,并提出相应的改进措施,以提高车身结构的振动性能。
二、模态分析方法
本文采用有限元数值模拟方法,通过有限元分析软件对车体结构进行数值模拟,得到车体结构的振型及固有频率。具体步骤如下:
1. 建立有限元模型:根据车体结构的实际情况,利用有限元建模软件(如ANSYS等)建立车体结构的有限元模型,包括车身前、中、后三部分,并设置合适的边界条件。
2. 确定振动模态:在模型中输入一个外部激励,利用有限元分析软件计算得到车体结构的振型及固有频率。
3. 验证模拟结果:利用超声波检测技术获取车体结构的固有频率,与有限元分析的结果进行对比,验证数值模拟的可靠性。
三、试验研究方法
为验证数值模拟结果的可靠性,本文采用超声波检测技术对车体结构进行试验研究。具体步骤如下:
1. 选择检测仪器:选用超声波检测仪器,如PMUT、HIT、Elcometer等,进行非接触式的结构固有频率测量。
轻型客车车身刚度灵敏度分析及优化
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 轻型客车车身刚度灵敏度分析及优化Ξ
SENSITIVITYANALYSISANDOPTIMIZATIONFORLIGHT2BUS
BODYSTIFFNESS
胡志远ΞΞ1 浦耿强1 高云凯2
(1.上海交通大学机械工程学院,上海200030)(2.吉林大学汽车工程学院,长春130025)
HUZhiyuan1 PUGengqiang1 GAOYunkai2
(1.SchoolofMechanicalEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)
(2.SchoolofAutomotiveEngineering,JilinUniversity,Changchun130025,China)
摘要 建立某国产轻型客车车身刚度有限元分析模型,确定有限元模型的边界条件及分析载荷,并对有限元模型进
行试验验证。利用ANSYS软件就该车的车身骨架及车架各部件对车身弯曲刚度和扭转刚度的灵敏度进行分析,根据灵
敏度分析结果选择设计变量,以车身的总质量和车身构件的最大应力为状态变量,以车身弯曲刚度和车身扭转刚度为目
标函数,对该车的车身弯曲刚度和车身扭转刚度进行优化。
关键词 轻型客车 车身刚度 灵敏度分析 优化
中图分类号 U463.82.02 TB115
Abstract Structureanalysisoflight2busbodyusuallyjustlaysparticularstressonintensityindexandtheexperimentalresultof
structureintensityisthekeyindexofequipmentregistrationinChina.But,thebody’sstructurestiffnessalsoshouldbeoneofthekey
基于HyperWorks的某卡车白车身静刚度分析
基于HyperWorks的某卡车白车身静刚度分析
谭超;王桂龙
【期刊名称】《农业装备与车辆工程》
【年(卷),期】2013(51)10
【摘 要】车身的刚度是汽车的重要力学性能之一,对其进行结构分析与研究具有重要意义,而有限元方法和软件技术在汽车结构分析中占据了极其重要的位置.文章在CATIA软件中建立了白车身的几何三维模型,然后将模型导入HyperWorks环境中,运用有限元理论分析了静态工况(弯曲工况和弯扭组合工况)下该白车身的刚度特性,并通过对其静刚度的分析和计算,研究了该车身结构不同部位的受力特性;最后将计算结果和实验的结果相比较,验证了理论建模分析的合理性和可靠性,为白车身的结构优化设计提供了借鉴和依据.
【总页数】4页(P15-18)
【作 者】谭超;王桂龙
【作者单位】230009安徽省合肥市 合肥工业大学机械与汽车工程学院;230009安徽省合肥市 合肥工业大学机械与汽车工程学院
【正文语种】中 文
【中图分类】U463.82
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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
汽车车身结构强度及刚度测试与分析
汽车车身结构强度及刚度测试与分析
Introduction
汽车是现代社会中不可或缺的交通工具。而汽车的车身结构强度及刚度测试与分析是确保汽车行驶安全和稳定的重要措施。本文将从车身结构强度和刚度的概念入手,介绍测试方法和分析结果。
Chapter 1:车身结构强度
车身结构强度是指汽车车身在受到各种外力的作用下,不发生不可逆转的破坏的能力。主要有以下两种测试方法:
1.1 静态载荷测试
静态载荷测试是指在静止状态下给汽车车身施加所需的载荷,来测试车身在承受一定载荷时的强度。该测试方法需要制定一个合理的测试方案,施加一定量的静载荷,在保证安全的前提下记录相应的数据并进行分析。
1.2 动态载荷测试
动态载荷测试是指给汽车车身施加一定的动态载荷,如颠簸、振动等。在测试过程中,需要观察和记录车身的变形情况,通过分析数据得出车身的强度和稳定性。同时,还可以通过这种测试方法检测汽车车身的耐久性。 Chapter 2:车身刚度
车身刚度是指汽车车身在承受外部载荷时,不会出现过度变形,反而会发生略微的弹性变形或位移。车身刚度测试也有以下两种测试方法:
2.1 静态刚度测试
静态刚度测试是指在静止状态下给汽车车身施加一定的力,观察车身的变形情况。通过测试数据的分析,可以得出车身刚度的数据。该测试方法广泛应用于汽车行业,并成为了测量标准。
2.2 动态刚度测试
动态刚度测试是指在汽车行驶时,观测车身变形的情况。测试人员通过动态载荷或模拟道路振动进行测试,然后记录分析数据,最终得出车身刚度数据。这种测试方法常用于高速公路,测试车辆的悬挂系统刚度和实际的车身刚度数据。
Chapter 3:测试结果分析
在进行完车身结构强度和刚度测试后,需要对数据进行分析。分析结果可分为以下几个方面:
3.1 分析强度和刚度的数据 根据测试数据综合分析车身的强度和刚度,判断是否满足车辆的安全标准。如果测试结果不符合标准要求,就需要根据分析结果及时进行整改。
轿车白车身静刚度仿真与试验对标
轿车白车身静刚度仿真与试验对标
韩立;张兵;曹宏伟
【摘 要】为了把控车身的静刚度以提高车身结构的功能可靠性、碰撞安全性及振动噪声舒适性,该文以某轿车白车身为研究对象,通过计算机仿真和试验测试2种方法得到性能参数.采用前处理软件HyperMesh建立整车有限元模型,建立与试验系统相同的边界条件及数据后处理修正,完成了仿真与试验的对标.对比仿真与试验结果显示两者误差在10%范围内,验证了仿真的准确性和试验的可靠性,该仿真方法和试验流程可普遍用于获得各类车型的车身静刚度.并对影响仿真精度和试验稳定的敏感因素及解决方法给出参考建议.
【期刊名称】《汽车工程师》
【年(卷),期】2018(000)005
【总页数】5页(P35-38,54)
【关键词】轿车;白车身;静刚度;试验对标
【作 者】韩立;张兵;曹宏伟
【作者单位】中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司;中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司;中国第一汽车股份有限公司天津技术开发分公司
【正文语种】中 文
现代轿车大多数采用全承载式车身结构,在使用过程中车身承担着几乎所有的弯曲、扭转及碰撞等载荷。如果车身刚度不足,会引起车身上一些部件的变形过大或其它总成相对位置发生错动,从而影响正常工作,因此车身刚度具有举足轻重的作用。但是,车身的弯曲扭转刚度试验没有国标可借鉴,各主机厂都有自己的试验测试方法,而仿真和试验对标的一致性历来是难以攻克的问题点。文章在阐述仿真方法和试验流程的基础上,通过仿真和试验对标找到了影响仿真准确性和试验稳定性的重要因素,并针对控制影响因素的敏感程度给出了解决办法,为车身结构优化和轻量化奠定基础。
1 静刚度有限元仿真
当前CAE分析技术日趋成熟,在国外大型汽车企业中得到广泛应用。我国各大汽车企业为了提升自主研发能力,已将CAE分析技术应用到新车型研发中,且获得良好效果[1]。
1.1 车身有限元模型建立
某轿车白车身采用无前后风挡玻璃、无四门两盖及无副车架状态,借助软件HyperMesh建立有限元模型,车身钣金采用10 mm壳单元划分网格,焊点采用acm类型模拟,焊缝采用cweld单元模拟,胶粘采用adhesives类型连接,有限元模型材料基本参数,如表1所示。
某轻客接附点局部动刚度分析
Altair 2013技术大会论文集
- 1 -
某轻客白车身接附点局部动刚度分析
BIW Input Point Inertance Analysis of Light Bus
王纯 雷应锋 崔璨 李翠霞 昃强
(长安汽车北京研究院 北京100195)
摘 要:本文应用Altair公司的HyperWorks软件,建立了某轻型客车白车身有限元模型,对白车
身接附点进行动刚度分析及优化,并通过试验与仿真结果对比,验证了模型和分析方法的正确性。
关键词:白车身 接附点 动刚度HyperWorks 有限元
Abstract: To achieve the BIW IPI analysis and optimization of light bus, the CAE model of the
BIW is operated by HyperWorks. By comparing the results of simulation and testing, the
correctness of the model and the analytical method was verified.
Key words: BIW, Input point, IPI, HyperWorks CAE
1 引言
目前,随着消费者对汽车的要求越来越高,对汽车的认识也越来越成熟,汽车的NVH性能逐渐
成为消费者非常关注的性能指标之一,同时也是区分汽车档次的重要指标之一。因此,在汽车研发
设计之初就必须考虑到整车的NVH性能问题。在整车NVH分析中,车身系统既是直接向车内辐射噪
声的响应器,又是传递各种振动、噪声的重要环节,因此它的吸声、隔声特性对减少车内噪声和振
动有着重要的意义[1]。
白车身接附点局部动刚度考察的是在所关注的频率范围内该点局部区域的刚度水平,刚度过低
必然影响隔振效果并引起更大的噪声,因此该性能指标对整车NVH性能有较大的影响,是在整车
白车身接附点局部动刚度分析
2007年 MSC.Software 中国用户论文集
白车身接附点局部动刚度分析
肖攀 周定陆 周舟
长安汽车股份有限公司汽车工程研究院
- 1 - 2007年 MSC.Software 中国用户论文集
白车身接附点局部动刚度分析
BIW INPUT POINT INERTANCE ANALYSIS
肖攀 周定陆 周舟 (长安汽车股份有限公司汽车工程研究院,重庆401120)
摘 要: 白车身接附点的局部动刚度对整车的NVH性能有较大的影响,是在整车NVH分析中需要首先考虑的因素。MSC Nastran对于整车的中低频NVH分析有一套完整的解决方案,本文中的IPI分析是其中的一种方案。 关键词: 白车身,有限元,接附点,动刚度,源点导纳 Abstract:The local dynamic stiffness of attaching points is the key point to NVH performance of a vehicle, and it should be considered first in NVH analysis. MSC Nastran can provide a series of solutions for normal frequency NVH analysis of total vehicle, and IPI analysis in this paper is one of these solutions. Key words: BIW, CAE, NVH, IPI, MSC Nastran
1 前言
随着消费者对汽车的要求越来越高和对汽车认识的成熟,汽车的NVH性能也成消费者非常关注的性能指标之一。NVH测试试验虽然是一种必不可少的可靠的方法,但有滞后的缺点,必须要在样车完成之后才能进行试验并发现问题,然后解决问题。如果问题严重,还将带来开发周期的延长和巨额的设计变更费用,增加开发成本。整车NVH性能的CAE分析方法,其优点在于可以在没有实物样车的工程化设计阶段,较为准确地评价整车的NVH性能,并提出改进方案,尽可能在设计阶段解决车身结构及包装上可能存在的NVH问题。为最后得到NVH性能优良的汽车,在设计阶段就打好良好的基础。 利用现有软件MSC Nastran,可以对整车的中低频NVH性能进行有效地分析及评价。其中,IPI(Input Point Inertance)分析是评价NVH性能的重要分析方法之一,是用于考察车身与发动机、悬架连接的接附点的局部动刚度这一个重要指标。 白车身接附点局部动刚度所考察的是在所关注的频率范围内该接附点局部区域的刚度水平,刚度过低必然引起更大的噪声,因此该性能指标对整车的NVH性能有较大的影响,是在整车NVH分析中需要首先考虑的因素。
轿车白车身静态刚度的试验研究
科技信息2008年第24期SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION
1.前言
随着我国汽车工业的飞速发展,汽车保有量也是逐年上升。轿车
开始走进越来越多的普通家庭,对其安全性、舒适性等方面已成为人
们关注的焦点。车身刚度作为车身结构方面一个不可获缺的参数,汽
车生产企业对它的研究已经贯穿于车身结构设计的全过程。现代轿车
大多采用承载式车身结构,几乎承载了轿车使用过程中的各种载荷,
主要包括扭转、弯曲、碰撞载荷等。车身刚度的不合理,将直接影响到
轿车的安全性、可靠性、操作稳定性、NVH性能、燃油经济性等等关键
指标。
对于现代轿车车身结构设计而言,可以说,没有车身刚度的分析,
就没有成功的现代轿车车身结构设计,也就没有成功的轿车产生。
2.轿车白车身刚度的试验方法介绍
国外对轿车车身刚度分析已经比较成熟,国外近几年的文章对轿
车的白车身及其组件对整车的刚度的贡献做了分析,其中白车身的贡
献达到60%以上[1],详见图1所示。
图1轿车白车身对整车刚度的影响
通常情况下,轿车车身的总体刚度是指轿车车身整体刚度,它是
轿车在各种典型受载情况下的一种综合性能的反应,不能用一个简单
的数值来表示,一般均以沿车身纵向的载荷与变形分布关系表达。但
是为了使用和比较上的方便,也可以在某些假设条件下,求得轿车白
车身刚度的特殊表达式[2]。试验过程中,将轿车的车身按照使用过程中
的约束条件和载荷条件进行模拟工况,采用相关试验设备进行测量,
根据已知的特殊表达式,得出轿车白车身的刚度值。
2.1白车身扭转刚度的测量
白车身未装前后挡风玻璃、四门两盖,通过加力装置在车身前减
震器支撑点施加扭矩,约束形式如下图2所示。
图2轿车车身扭转刚度测量约束形式示意图
位移传感器布置在车身底部,前、后纵梁以及门槛梁上。通过垂直
的位移传感器,测得各测点的垂直位移量。经过换算处理后得出所在
车身横断面上的扭转角变形量,从而绘制出扭转角变形图。轿车白车
身的扭转刚度是沿车身纵向分布的,为了方便分析,假定轿车白车身
