白车身作为汽车的重要总成之一,其重量约占整车的30%~40%,空载行驶时,约70%的燃油消耗在车身重量上,因此,减轻白车身重量会对整车轻量化起到相当巨大贡献。白车身结构轻量化研究必须保证车身满足各项结构性能要求的前提下,采用合理的优化设计方法,提高零件材料的利用率,达到车身轻量化的目的。本文结合轻量化优化理论与企业工程实际,以某国产SUV白车身为研究对象,综合考虑车身结构的静动态刚度、多工况强度和局部结构强度等性能,以零部件板厚为变量,对车身进行多目标轻量化研究。主要内容如下:(1)白车身有限元建模。以白车身三维数据为基础,首先将整个车身划分成多个分总成,详细介绍各分总成的建模规范,然后将各分总成装配起来建立了白车身有限元模型,系统总结出一套白车身建模流程。(2)车身结构性能有限元分析。依据企业对车身整体结构性能的要求和试验方法规范,对已建好的白车身有限元模型依次进行车身弯曲刚度、扭转刚度、低频固有模态、多工况强度和顶盖抗凹性能分析,并对车身强度不足的区域进行优化。(3)车身灵敏度分析。结合生产制造的可行性,选出白车身中有降重潜力的92个部件,分别进行质量、模态和刚度灵敏度分析,选出板厚对性能影响较大的零部件来优化车身结构性能,然后引入相对灵敏度概念,计算出模态对质量,刚度对质量的相对灵敏度,选出对性能影响较小,对车身减重贡献较大的零部件用于车身轻量化优化。(4)车身多目标轻量化研究。以灵敏度计算选出的12个用于增强车身弯曲刚度和33个用于车身轻量化的零部件厚度作为设计变量,车身扭转刚度、一阶扭转模态和一阶弯曲模态为约束条件,白车身重量最轻和弯曲刚度最大为设计目标进行多目标轻量化分析,采用改进的非支配排序遗传算法对车身进行直接优化,以质量最小为侧重点选出非劣解前沿的最优解。通过车身模态、刚度和强度性能验证轻量化方案的可行性,最终使车身减重9.27kg。