轿车白车身结构刚度研究
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摘要
本文以某国产轿车白车身为主要对象进行了静刚度和模态分析研究。建立了某国产轿车白车身的有限元模型,对该模型进行了结构静刚度和低阶模态分析。对实际样车进行了结构刚度测试,根据试验结果验证了有限元模型的可靠性。本文的主要内容如下:
(1)在调研国内外相关研究的基础上,对建立有限元分析模型涉及的模型规模的控制、单元质量的控制和焊点的处理情况进行了探讨,建立了某轿车白车身有限元模型。
(2)分析研究了样车车身的扭转刚度和弯曲刚度,同相关车型的扭转刚度和弯曲刚度指标进行了比较分析。
(3)在分析白车身模型的同时对带玻璃车身模型的低阶模态频率分析,将其与白车身模态频率进行对比,初步探讨了玻璃对车身刚度的影响。
(4)对样车白车身进行了扭转刚度、弯曲刚度和模态试验,探讨了试验的相关操作流程、注意事项、数据的处理方法和评价标准。
(5)对理论分析与试验分析的结果进行了比较分析,研究了白车身的结构力学特性,对所建有限元模型的可靠性进行了验证。
This paper is mainly about the research of rigidity and modal research of the whitebody of a domestic car.Firstly, the finite element model was build according to some car's Body-in-white. The rigidity and modal analysis was performed base on the finite element model. Secondly, the rigidity and modal test of real car body was finished, according to the test the parameters of the Body-in-white were get. The reliability of the finite element model was validated base on the modal test. The main content and achievements of this paper are list as follow:
(1) Based on the investigation of the related domestic and overseas research in this field, the finite element model of a car body-in-white is established. The model scale controling, unit quality controling and treatment of weld points in the setting up of the rigidity and modal models are discussed,
(2) Accordingly the static stiffness and modal testing had been finished. Results comparison between the testing and analysis revealed the structral capabilites and verified the finite model's correctness.
(3) The low-order modal of the model with glass was performed. Compared with the FEA results of Body-in-white, the influence of the glass to the stiffness was the research project.
(4) The torsional rigidity, bending rigidity and the modal tests of the white body have been carried on, and the relevant operation procedure about the tests, attention problems, the method of the data treatment and evaluation criterion have been proposed.
(5) The torsional rigidity, bending rigidity and the modal tests have been analyzed according to the actual loading conditions of the white body. Comparative analysis has carried on with the index of torsion rigidity and bending rigidity, and the basis for the optimization of follow-up static rigidity have been offered.
(1)在调研国内外相关研究的基础上,对建立有限元分析模型涉及的模型规模的控制、单元质量的控制和焊点的处理情况进行了探讨,建立了某轿车白车身有限元模型。
(2)分析研究了样车车身的扭转刚度和弯曲刚度,同相关车型的扭转刚度和弯曲刚度指标进行了比较分析。
(3)在分析白车身模型的同时对带玻璃车身模型的低阶模态频率分析,将其与白车身模态频率进行对比,初步探讨了玻璃对车身刚度的影响。
(4)对样车白车身进行了扭转刚度、弯曲刚度和模态试验,探讨了试验的相关操作流程、注意事项、数据的处理方法和评价标准。
(5)对理论分析与试验分析的结果进行了比较分析,研究了白车身的结构力学特性,对所建有限元模型的可靠性进行了验证。
This paper is mainly about the research of rigidity and modal research of the whitebody of a domestic car.Firstly, the finite element model was build according to some car's Body-in-white. The rigidity and modal analysis was performed base on the finite element model. Secondly, the rigidity and modal test of real car body was finished, according to the test the parameters of the Body-in-white were get. The reliability of the finite element model was validated base on the modal test. The main content and achievements of this paper are list as follow:
(1) Based on the investigation of the related domestic and overseas research in this field, the finite element model of a car body-in-white is established. The model scale controling, unit quality controling and treatment of weld points in the setting up of the rigidity and modal models are discussed,
(2) Accordingly the static stiffness and modal testing had been finished. Results comparison between the testing and analysis revealed the structral capabilites and verified the finite model's correctness.
(3) The low-order modal of the model with glass was performed. Compared with the FEA results of Body-in-white, the influence of the glass to the stiffness was the research project.
(4) The torsional rigidity, bending rigidity and the modal tests of the white body have been carried on, and the relevant operation procedure about the tests, attention problems, the method of the data treatment and evaluation criterion have been proposed.
(5) The torsional rigidity, bending rigidity and the modal tests have been analyzed according to the actual loading conditions of the white body. Comparative analysis has carried on with the index of torsion rigidity and bending rigidity, and the basis for the optimization of follow-up static rigidity have been offered.
引文
[1]高云凯.汽车车身结构分析[M].北京理工大学出版社,2006。
[2]刘惟信编,汽车设计[M].北京:北京希望电子出版社,2001。
[3]方国强,汽车车身[M].北京:机械工业出版社,2003。
[4]刘焕广.轿车白车身结构有限元及其试验分析[J].合肥工业大学,2007.5。
[5]过学迅、邓亚东著.汽车设计方法[M].北京:人民交通出版社,2005.8。
[6]谷正气,轿车车身[M].北京:人民交通出版社,2002,10。
[7]李少波,谢庆生,楚甲良,汽车车身设计方法探讨,贵州工业大学学报(自然科学版)[J],Vol 28(6),1999:78-82。
[8]汪卫东.国外汽车车身开发与制造.汽车制造业fJ],Vol 20(11),2004:25-29。
[9]张平、雷雨成、高翔、汤涤军、肖杰.轿车车身模态分析及结构优化设计.汽车技术,Vol22(4),2006:5-9。
[10]陈家瑞编,《汽车构造》[M].北京:人民交通出版社,2004。
[11]华润兰,论汽车轻量化,汽车工程,Vol 209(6),1994:375-383。
[12]黄金陵,汽车车身有限单元法基础,吉林工业大学内部教材[M].1989。
[13]陈燕,大客车车身结构的力学分析[J].清华大学学报,2003。
[14]王勖成,邵敏主编,有限单元法基本原理和数值方法[J].北京:清华大学出版社,1997,3。
[15]李应军,车身结构静态刚度强度分析的研究及应用[J].吉林工业大学,2000.2。
[16]C.T.Fiross.Finite Element Methods in Structural Mechanics.America.Ellis Horwood Limited.1985,Vol 6(3):195-201。
[17]ANSYS7.0有限元实例分析教程[M].北京:机械工业出版社,2006。
[18]李景涌,有限元法[M].北京:北京邮电大学出版社,1999.2,第一版,129-133。
[19]马爱军,周传月,王旭.Pantran和Nastran有限元分析[M].,清华大学出版社 2005.1。
[20]陈东平,轿车参数化分析模型的构造研究及应用[J],吉林:吉林工业大学,2002.2。
[21]王海霞,宋卫.CJ6121 GCHK型客车车身骨架有限元建模及结果分析方法研究[J].汽车工程,2001,Vol 23(1):33-36。
[22]葛颂,有限元分析中的单位问题[M].浙江大学化机所。
[23]M.M.凯墨尔,J.A.沃尔夫编,陈砺志译.现代汽车结构分析[M].人民交通出版社,1987。
[24]杜平安.建立有限元模型的基本原则[J].机械与电子,2001,Vol 16(5):38-41。
[25]乔淑平,轿车车身建模及刚度分析[J].吉林工业大学硕士论文,1999.2。
[26]孙凌玉,谢军,于春生等.汽车车身动力学建模方法研究[J].机械工程学报,1999.10。
[27]王焕定,王伟.有限单元法教程[M].哈尔滨工业大学出版社,2003.9。
[28]江克斌、屠义强、邵飞等,结构有限元原理及ANSYS实现.北京:国防工业出版社,2005。
[29]吴鸿庆,任侠.结构有限元分析[M].中国铁道出版社,2000
[30]周芝庭,尹玉珍,吴晓宁等,JS6981型客车动态性能分析,计算机辅助工程,1999,Vol 6(1):72-76。
[31]Gopalakrishnan R,AgrawalHN.Durability analysis of full automotive body structures.SAE Transaction,No.930568,Warrendale,PA,USA:Society of Automobile Engineers,Inc.1993:775-7912。
[32]孙凌玉,朱壮瑞,陈南等.汽车车身钣金件点焊连接界面特性与建模,汽车工程:Vol22(1),2000:69-72。
[33]周中坚,卢耀祖.机械与汽车结构的有限元分析[M].上海同济大学出版社,1997。
[34]吕振华,高云凯,康健,冯振东,结构振动分析的板壳单元有限元模型修正,中国机械工程,Vol7(2),1996:80-83。
[35]史耀武,董仕节.汽车钢板胶焊接头的计算模型及其应力场特征研究.机械工程学报,Vol35(2),1999:92-96。
[36]Radaj D,Soegiharto S.Structural concentration at spotwelded joints:improved model,comparison of results,stress singularity.Welding in the World,1990,28(9/10):183-189。
[37]朱壮瑞,孙庆鸿,孙凌玉等,基于模态试验的客车白车身动力学模型修正研究.汽车工程,Vol23(2)2001:25-29。
[38]殷学纲,雷跃明,摄动有限元法在结构力学模型修改中的应用.应用力学学报,Vol9(2),1992:55-58。
[39]万德安,赵建才,轿车车门刚度有限元分析及结构优化,汽车工程,Vol23(6),2001:15-20。
[40]黄天泽.大客车车身[M].湖南大学出版社,1988
[41]张平,雷雨成,高翔等.轿车车身模态分析及结构优化设计.汽车技术,,2006:35-41
[42]冯国胜,汽车车架动态特性分析及应用,汽车技术,Vol29(5),1994:9-12。
[43]齐丕骞,张凌霞,基于灵敏度分析的结构动力学模型修改[J].航空航天工业部第七届结构动力学学术交流会,1991。
[44]蓝晓理.轿车车身的低阶模态分析[J].吉林工业大学,2000,1
[45]张学容.轿车白车身模态分析[J].江苏大学,2002,05。
[46]傅志方.振动模态分析与参数识别[M].北京机械工业出版社,1990。
[47]周廷美,蓝悦明,机械零件与系统优化设计建模及应用[M].北京:化学工业出版社,2005.1。
[48]赵松年,余杰新,卢秀春.现代设计方法[M].机械工业出版社 1996。
[2]刘惟信编,汽车设计[M].北京:北京希望电子出版社,2001。
[3]方国强,汽车车身[M].北京:机械工业出版社,2003。
[4]刘焕广.轿车白车身结构有限元及其试验分析[J].合肥工业大学,2007.5。
[5]过学迅、邓亚东著.汽车设计方法[M].北京:人民交通出版社,2005.8。
[6]谷正气,轿车车身[M].北京:人民交通出版社,2002,10。
[7]李少波,谢庆生,楚甲良,汽车车身设计方法探讨,贵州工业大学学报(自然科学版)[J],Vol 28(6),1999:78-82。
[8]汪卫东.国外汽车车身开发与制造.汽车制造业fJ],Vol 20(11),2004:25-29。
[9]张平、雷雨成、高翔、汤涤军、肖杰.轿车车身模态分析及结构优化设计.汽车技术,Vol22(4),2006:5-9。
[10]陈家瑞编,《汽车构造》[M].北京:人民交通出版社,2004。
[11]华润兰,论汽车轻量化,汽车工程,Vol 209(6),1994:375-383。
[12]黄金陵,汽车车身有限单元法基础,吉林工业大学内部教材[M].1989。
[13]陈燕,大客车车身结构的力学分析[J].清华大学学报,2003。
[14]王勖成,邵敏主编,有限单元法基本原理和数值方法[J].北京:清华大学出版社,1997,3。
[15]李应军,车身结构静态刚度强度分析的研究及应用[J].吉林工业大学,2000.2。
[16]C.T.Fiross.Finite Element Methods in Structural Mechanics.America.Ellis Horwood Limited.1985,Vol 6(3):195-201。
[17]ANSYS7.0有限元实例分析教程[M].北京:机械工业出版社,2006。
[18]李景涌,有限元法[M].北京:北京邮电大学出版社,1999.2,第一版,129-133。
[19]马爱军,周传月,王旭.Pantran和Nastran有限元分析[M].,清华大学出版社 2005.1。
[20]陈东平,轿车参数化分析模型的构造研究及应用[J],吉林:吉林工业大学,2002.2。
[21]王海霞,宋卫.CJ6121 GCHK型客车车身骨架有限元建模及结果分析方法研究[J].汽车工程,2001,Vol 23(1):33-36。
[22]葛颂,有限元分析中的单位问题[M].浙江大学化机所。
[23]M.M.凯墨尔,J.A.沃尔夫编,陈砺志译.现代汽车结构分析[M].人民交通出版社,1987。
[24]杜平安.建立有限元模型的基本原则[J].机械与电子,2001,Vol 16(5):38-41。
[25]乔淑平,轿车车身建模及刚度分析[J].吉林工业大学硕士论文,1999.2。
[26]孙凌玉,谢军,于春生等.汽车车身动力学建模方法研究[J].机械工程学报,1999.10。
[27]王焕定,王伟.有限单元法教程[M].哈尔滨工业大学出版社,2003.9。
[28]江克斌、屠义强、邵飞等,结构有限元原理及ANSYS实现.北京:国防工业出版社,2005。
[29]吴鸿庆,任侠.结构有限元分析[M].中国铁道出版社,2000
[30]周芝庭,尹玉珍,吴晓宁等,JS6981型客车动态性能分析,计算机辅助工程,1999,Vol 6(1):72-76。
[31]Gopalakrishnan R,AgrawalHN.Durability analysis of full automotive body structures.SAE Transaction,No.930568,Warrendale,PA,USA:Society of Automobile Engineers,Inc.1993:775-7912。
[32]孙凌玉,朱壮瑞,陈南等.汽车车身钣金件点焊连接界面特性与建模,汽车工程:Vol22(1),2000:69-72。
[33]周中坚,卢耀祖.机械与汽车结构的有限元分析[M].上海同济大学出版社,1997。
[34]吕振华,高云凯,康健,冯振东,结构振动分析的板壳单元有限元模型修正,中国机械工程,Vol7(2),1996:80-83。
[35]史耀武,董仕节.汽车钢板胶焊接头的计算模型及其应力场特征研究.机械工程学报,Vol35(2),1999:92-96。
[36]Radaj D,Soegiharto S.Structural concentration at spotwelded joints:improved model,comparison of results,stress singularity.Welding in the World,1990,28(9/10):183-189。
[37]朱壮瑞,孙庆鸿,孙凌玉等,基于模态试验的客车白车身动力学模型修正研究.汽车工程,Vol23(2)2001:25-29。
[38]殷学纲,雷跃明,摄动有限元法在结构力学模型修改中的应用.应用力学学报,Vol9(2),1992:55-58。
[39]万德安,赵建才,轿车车门刚度有限元分析及结构优化,汽车工程,Vol23(6),2001:15-20。
[40]黄天泽.大客车车身[M].湖南大学出版社,1988
[41]张平,雷雨成,高翔等.轿车车身模态分析及结构优化设计.汽车技术,,2006:35-41
[42]冯国胜,汽车车架动态特性分析及应用,汽车技术,Vol29(5),1994:9-12。
[43]齐丕骞,张凌霞,基于灵敏度分析的结构动力学模型修改[J].航空航天工业部第七届结构动力学学术交流会,1991。
[44]蓝晓理.轿车车身的低阶模态分析[J].吉林工业大学,2000,1
[45]张学容.轿车白车身模态分析[J].江苏大学,2002,05。
[46]傅志方.振动模态分析与参数识别[M].北京机械工业出版社,1990。
[47]周廷美,蓝悦明,机械零件与系统优化设计建模及应用[M].北京:化学工业出版社,2005.1。
[48]赵松年,余杰新,卢秀春.现代设计方法[M].机械工业出版社 1996。