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车身结构的疲劳性能一直是各大汽车公司关注的重要指标。目前,随着计算机辅助工程(CAE)技术的不断发展和完善,其在汽车耐久性和可靠性中的应用也越来越广泛。本文以国内某微型客车白车身在实际使用中出现疲劳开裂问题为例,综合将有限元法、多体动力学仿真、疲劳寿命分析以及结构优化改进等技术应用到车身疲劳性能研究中,形成较为完整的集成化疲劳仿真工程应用体系,为该车型升级改造项目提供参考数据。 本文研究的白车身CAD模型由汽车厂家提供,在如实反应车身结构主要力学特性的前提下,对白车身结构的三维几何模型进行了适当的简化,通过壳单元离散处理划分网格并建立该车的有限元模型。在建模过程中,对单元类型的选取、焊点处理、网格质量检查等问题进行了相关总结。在有限元模型的基础上,对白车身结构进行自由模态和结构静力学分析以验证车身结构合理性,找出了可能导致车身局部开裂的原因。 基于多体动力学理论,建立整车动力学模型并进行试验验证,对影响仿真精度的部件进行了柔性体处理。针对目标用户反映的路况信息,参照相关汽车道路试验标准,建立时域路面模型,完成在特定路面上的整车多体动力学仿真,提取了车身与底盘连接处的载荷时间历程,即载荷谱。在此基础上,结合白车身应力应变响应、疲劳损伤模型和材料特性曲线,进行疲劳寿命分析,分析结果与实际开裂情况对比,提出了薄弱部件的结构改进方案,最后进一步验证了方案的有效性和可行性。 本文的研究较好的解决了该车型车身局部疲劳开裂问题,所积累的一些车身性能数据与工程分析流程可在升级改造项目中参考和借鉴。与此同时,本文所涉及的疲劳性能考察方法还可以介入车身的早期设计,降低研发成本,提高设计效率。