轿车白车身结构有限元及其试验分析

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；现代轿车车身广泛采用全承载车身，这种车身整体参与承受来自汽车其他各个总成的载荷，满足了结构轻量化和节能的要求，但其车身的刚度、模态等静、动态力学性能也需满足较高的要求。采用有限元方法对车身的结构力学性能进行理论分析在现代车身设计中得到广泛的应用，越来越受到人们的关注，国内外相关研究已经取得了相当大的成果。本文在调研国内外相关研究的基础上，建立了某轿车白车身有限元模型，并进行了静态刚度和自由模态分析；相应地，对实际样车进行了静态刚度和模态试验测试。对理论分析与试验分析的结果进行了比较分析研究，掌握白车身的结构力学特性，验证有限元模型的可信性。在此基础上，指出其结构静、动态力学性能上的不足，为优化设计提供参考。结构优化设计也是本文讨论的一个方面，本文总结了相关文献资料，提出了基于灵敏度分析方法的有限元模型修正和结构参数优化方法，具有较好的实际应用价值。文中以地板总成为例建立了其参数化模型，对其进行了厚度／模态频率灵敏度分析，为整个白车身的灵敏度分析和结构优化奠定了基础。 在课题的进行过程中，针对遇到的一些问题进行了相关总结，如在建立有限元模型过程中，对焊点处理的处理；在进行弯曲、扭转刚度分析和自由模态分析过程中，相应的边界条件确定、理论计算求解方法的选择；刚度、模态试验数据的处理等。总之，本课题较全面地对白车身结构分析的基本内容进行了理论分析和试验研究，分析结果对比具有较好的一致性，验证了所采用的各种处理方法的有效性，为车身结构的进一步优化提供了极具价值的参考和指导。