車(chē)身彎扭剛度分析方法

　　一、車(chē)身彎扭剛度分析的目的

　　車(chē)身剛度主要分為整體剛度和局部剛度，而車(chē)身彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度設(shè)計(jì)是車(chē)身NVH性能的基礎(chǔ)。與整車(chē)動(dòng)力學(xué)相、整車(chē)NVH性能、疲勞耐久和操穩(wěn)性能等密切相關(guān)。

　　在《車(chē)身彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度目標(biāo)值確定方法探討》一文中詳細(xì)介紹了車(chē)身彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度目標(biāo)值定義的由來(lái)。一般情況下，白車(chē)身的彎曲剛度目標(biāo)來(lái)源主要是整車(chē)彎曲模態(tài)，扭轉(zhuǎn)剛度目標(biāo)來(lái)源主要是操縱穩(wěn)定性(懸架側(cè)傾剛度有關(guān))和整車(chē)扭轉(zhuǎn)模態(tài)。白車(chē)身的彎曲剛度不足時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致車(chē)身彎曲模態(tài)低，易與其他系統(tǒng)共振，影響整車(chē)NVH性能及整車(chē)耐久等;而白車(chē)身扭轉(zhuǎn)剛度不足時(shí)，可能導(dǎo)致整車(chē)異響，門(mén)洞產(chǎn)生較大的變形量，以至于門(mén)關(guān)不上，影響整車(chē)的動(dòng)態(tài)密封性能等，白車(chē)身扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)整車(chē)操穩(wěn)性能也有明顯影響。

　　一般，通過(guò)合理的整車(chē)模態(tài)匹配和車(chē)身振型調(diào)制等方法，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)車(chē)身結(jié)構(gòu)的整體和局部剛度，以達(dá)到良好的整車(chē)振動(dòng)水平和操穩(wěn)性能。

　　二、車(chē)身彎扭剛度與整車(chē)NVH的關(guān)系

　　(1)一般來(lái)說(shuō)，車(chē)身剛度越高， NVH性能會(huì)越好;

　　(2) 隨著時(shí)代的發(fā)展，車(chē)身的剛度越來(lái)越高;

　　(3)高剛度和輕量化指標(biāo)成為車(chē)身開(kāi)發(fā)中日益發(fā)展的趨勢(shì)。

　　

 

　　

 

　　三、白車(chē)身彎轉(zhuǎn)剛度的常用分析方法

　　(1)通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)及資料，白車(chē)身的彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算方法較多，每個(gè)車(chē)企不盡相同，對(duì)剛度結(jié)果的讀取及評(píng)判也有不同的方法和參考。

　　

 

　　

 

　　(2)彎曲剛度計(jì)算，一般取車(chē)身兩側(cè)位移的平均值作為車(chē)身的位移值，同時(shí)還需要考慮到車(chē)身安裝點(diǎn)局部剛度的影響，取修正后的最大位移來(lái)計(jì)算車(chē)身的彎曲剛度值。

　　

 

　　上式中，和分別為左右兩側(cè)未修正前的最大位移值。

　　

 

　　

 

　　

 

　　上式中，和分別為前后支撐點(diǎn)位移平均值，L為前后支撐點(diǎn)距離，X為加載點(diǎn)的縱坐標(biāo)。

　　

 

　　

 

　　

 

　　上式中，為修正后的彎曲剛度值。

　　

 

　　(3)扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算，左側(cè)前支撐點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)角插值為：

　　

 

　　上式中，和為支撐前、后縱梁未修正扭轉(zhuǎn)角，為前支撐點(diǎn)縱向位置，和為支撐前、后前測(cè)點(diǎn)的縱向坐標(biāo)。

　　

 

　　

 

　　

 

　　

 

　　

 

　　左側(cè)后支撐點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)角插值為：

　　

 

　　左側(cè)扭轉(zhuǎn)剛度為：

　　

 

　　右側(cè)扭轉(zhuǎn)剛度與左側(cè)相同。

　　整體扭轉(zhuǎn)剛度為：

　　

 

　　四、白車(chē)身彎扭剛度提升方法簡(jiǎn)略

　　在白車(chē)身彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度分析過(guò)程中，大部分都需要優(yōu)化，以達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)或參考值。白車(chē)身彎扭剛度提升方法比較多，如接頭法、截面法、對(duì)標(biāo)法、應(yīng)變能法、靈敏度法等。在實(shí)際工程中靈敏度法、應(yīng)變能法應(yīng)用相對(duì)較多，而且效果非常明顯。

　　(1)截面剛度-根據(jù)截面形狀及相關(guān)特性，考慮提升截面剛度。

　　

 

　　(2)接頭剛度-通過(guò)對(duì)標(biāo)相應(yīng)的接頭剛度進(jìn)行提升白車(chē)身彎扭剛度，可通過(guò)接頭靈敏度識(shí)別關(guān)鍵接頭。

　　

 

　　(3)粘接剛度-隨著工業(yè)膠在汽車(chē)中的大量應(yīng)用，可通過(guò)增加結(jié)構(gòu)膠或膨脹膠來(lái)提升白車(chē)身彎扭剛度，這種方法在實(shí)際工程中有時(shí)效果非常明顯。

　　

 

　　五、小結(jié)

　　(1)白車(chē)身的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度與加載方式、邊界條件、結(jié)果取值及計(jì)算方式等因素有關(guān)，且結(jié)果會(huì)有一定的差異;

　　(2)一般情況下，BIP相對(duì)BIW的車(chē)身扭轉(zhuǎn)剛度約有20-25%的提升，具體數(shù)值與各車(chē)型結(jié)構(gòu)、電池包及安裝方式有關(guān);

　　(3)BIP帶上電池包相對(duì)BIP的車(chē)身彎曲和扭轉(zhuǎn)剛度分別約有25-40%的提升，具體數(shù)值與各車(chē)型結(jié)構(gòu)、電池包及安裝方式有關(guān);

　　(4)前副車(chē)架對(duì)車(chē)身的彎曲剛度及扭轉(zhuǎn)剛度影響較小，約在5%以?xún)?nèi)，具體數(shù)值與副車(chē)架結(jié)構(gòu)及安裝方式有關(guān)。

　　(5)隨著科技的發(fā)展，特別鋁合金在車(chē)身的大量應(yīng)用，有些車(chē)身彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度達(dá)到非常規(guī)的數(shù)值;

　　(6)縱然白車(chē)身的彎曲及扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算方法多種，建議在計(jì)算時(shí)考慮局部剛度的影響，或許其計(jì)算結(jié)果更具有工程參考意義。
       
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