某SUV白车身刚强度分析及优化

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白车身是汽车的主要组成部分,其刚度和强度是影响汽车机能的关键因素,也是汽车抗路面荷载变形的重要因素。在载荷作用下,白车身缺乏刚度会导致物体的大变形,造成密封松动、渗漏和渗水等问题,从而使物体的振动频率较低,容易产生结构共振和声音;白车身强度不足会造成车身件屈服变形,疲劳耐久性能差,影响汽车行驶寿命,最终影响汽车安全机能,因此,汽车的安全性、可靠性和行驶平顺性靠刚度与强度来保障。本文以某SUV白车身为研究对象,采用有限元分析方法,研究了该白车身的刚度与强度,研究内容与成果如下:1)利用HyperMesh建立了白车身有限元模型,介绍了建模的具体流程及材料属性。2)对白车身结构的模态进行有限元分析,得到其低阶模态和固有频率,并将分析结果与车身结构受到路面的激励频率进行比较,结果表明,该白车身结构的固有频率避开了共振频率,模态分布合理。3)利用ABAQUS软件计算模型在典型的四种工况(垂向跳动工况,制动工况,转弯工况,转弯制动工况)下的强度,得到白车身结构的应力分布,找到车身的应力集中位置,并将该位置的应力与该位置的车身零件材料屈服强度进行比较,结果表明,四种工况下应力值均小于材料屈服强度,满足强度设计要求。4)利用NASTRAN软件模拟计算白车身的弯曲刚度与扭转刚度,并且利用试验测量该车身的弯曲刚度与扭转刚度,得出模拟的弯曲与扭转刚度与试验数据大致相同,保证有限元模型的准确性;同时分析模型较为重要的安装点刚度,并对仿真值与设计参考值进行比较,得出个别安装点刚度不满足要求,因此利用OptiStruct软件进行单目标(厚度)尺寸优化,优化后保证了白车身刚度满足要求。通过对白车身结构的基本研究,可以更好的与设计完美地结合,验证一定的准确性,对今后的CAE分析奠定了基础,为改善汽车结构与分析提供关键的现实参考价值。
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