轿车白车身的有限元分析与研究

论文摘要

随着计算机技术和数值分析理论的发展,以有限元分析技术为代表的CAE技术在现代汽车产品设计中扮演着越来越重要的角色,几乎贯穿了汽车设计的全过程。现代轿车采用全承载式车身,这种车身整体承受了来自汽车的各个总成的载荷,使其强度、刚度等静态力学性能和模态等动态力学性能能够满足较高的要求。论文首先介绍了轿车车身在国内外的研究现状,并分析了轿车车身的发展趋势,提出应用有限元方法计算模拟车身结构性能的构想。随后,对轿车白车身三维模型进行有限元网格划分,建立了白车身的有限元模型。重点对建模过程中的常见特征提出了简化的原则及方法,并对建模过程中翻边、孔、加强筋等关键技术问题进行了处理。现代汽车产品开发中,车身结构必须同时满足弯曲刚度、扭转刚度和固有模态这些基本力学性能要求,并提出其刚度评价指标和评价方法。在论文中对白车身进行了弯曲工况和扭转工况的分析计算,并与试验数据进行对比分析,结果表明,计算分析结果正确;最后还进行了白车身的自由模态分析计算。总之,以有限元理论和多体系统动力学理论为基础的CAE技术是研究汽车性能的重要方法;CAE分析软件的不断完善和计算机技术的飞速发展为汽车性能的仿真计算提供了有利的条件;不断进步的实验方法和手段为汽车性能的研究提供了可靠的保障;通过不断的探索和实践,对白车身性能的研究必将为汽车技术的发展做出巨大的贡献。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 引言
• §1-2 国内外车身有限元分析技术的研究现状
• 1-2-1 CAE 分析技术在车身设计中的应用
• 1-2-2 国内外研究现状
• 1-2-3 轿车车身的发展趋势
• §1-3 研究意义
• §1-4 研究内容
• §1-5 本章小结
• 第二章 有限元理论及相关软件介绍
• §2-1 引言
• §2-2 有限单元法的理论基础
• §2-3 车身力学特性分析与计算
• 2-3-1 车身力学特性分析
• 2-3-2 车身力学计算理论模型
• §2-4 课题研究方法采用的主要软件
• 2-4-1 HyperMesh 概述
• 2-4-2 Optistruct 概述
• 2-4-3 HyperView 概述
• §2-5 本章小结
• 第三章 白车身有限元模型的建立
• §3-1 引言
• §3-2 白车身有限元模型的建立过程
• 3-2-1 几何模型的导入
• 3-2-2 车身结构模型的简化
• 3-2-3 模型的几何清理
• 3-2-4 单元类型的选择
• 3-2-5 单元数量的控制
• 3-2-6 单元质量的控制
• 3-2-7 车身材料属性的设置及单位制
• 3-2-8 连接方式的模拟
• §3-3 轿车白车身有限元模型的建立过程
• 3-3-1 有限元建模原则
• 3-3-2 网格划分及网格质量检查
• 3-3-3 轿车白车身有限元模型的生成
• §3-4 本章小结
• 第四章 白车身结构的静态分析
• §4-1 引言
• §4-2 静力分析基础
• 4-2-1 车身静态强度
• 4-2-2 车身结构整体刚度方程
• 4-2-3 车身刚度的载荷工况分析及评价指标
• 4-2-3-1 静态分析的载荷工况分析
• 4-2-3-2 车身刚度的评价指标
• 4-2-4 车身刚度理论计算
• §4-3 车身静刚度分析具体情况
• 4-3-1 车身弯曲刚度分析具体情况
• 4-3-2 车身扭转刚度分析的具体情况
• §4-5 本章小结
• 第五章 车身振动模态分析
• §5-1 引言
• §5-2 模态分析理论
• §5-3 模态分析计算及其结果分析
• 5-3-1 模态分析模型
• 5-3-2 白车身模态分析求解结果
• 5-3-3 白车身模态结果分析
• §5-4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• §6-1 论文总结
• §6-2 论文展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果