某商务车车身结构有限元分析及疲劳寿命预测

发布时间：2020-04-07 08:47

【摘要】：对于承载式车身而言,车身是悬架系统、底盘系统和其他附件的安装基础,同时承受的载荷也比较复杂。车身的结构性能主要包括:固有特性,即模态、弯曲刚度和扭转刚度等;车身的静强度;关键部位的连接强度;车身的疲劳强度。在新车型的研发阶段,车身的结构性能是工程师考虑的重要因素,车身的刚度和NVH性能直接影响汽车的舒适性,车身的静强度和疲劳强度性能直接影响车内人员的生命财产安全。本文以某商务车承载式车身为研究对象,进行有限元分析和疲劳寿命预测。首先,基于有限元理论和软件,根据车身几何模型,建立白车身有限元模型。并基于模态理论,进行模态分析,得到白车身的振型和固有频率,验证了白车身结构设计合理,避免了在低阶激励下发生共振。其次,参照刚度试验测量方法,利用有限元仿真计算得到白车身弯曲刚度和扭转刚度,结果表明其刚度满足要求。在此基础上,分别计算了弯曲工况和扭转工况下门窗框的开口变形量,结果表明其开口变形量满足要求,与弯曲刚度和扭转刚度的计算分析基本吻合。然后,基于白车身有限元模型,建立整车车身有限元模型。通过Adams软件仿真得到典型工况下车身与底盘的安装点的峰值作用力和力矩,应用惯性释放法,考虑非线性因素,利用Abaqus软件计算典型工况下车身的应力分布,结果表明车身及主要结构都满足强度设计目标。并在此基础上,进行顶盖雪压分析,计算结果验证了顶盖满足抵抗雪压的强度目标。最后,介绍疲劳分析理论和有限元疲劳分析步骤,明确疲劳分析的三要素:材料S-N曲线、单位激励的应力响应和载荷谱。利用疲劳分析软件,仿真得到车身及焊点的疲劳分析结果,结果发现车身及焊点的最大疲劳损伤值都小于1,表明车身及焊点满足企业技术要求和试验场强化路面对疲劳寿命的要求。本文采用CAE技术分析车身的刚度、强度和疲劳寿命等性能,可以在产品开发阶段,了解车身的结构性能,发现车身的薄弱结构,并指导优化分析,从而缩短开发周期,降低研发成本,对其他车型开发有一定的参考价值和借鉴意义。
【图文】：

分析到 NVH 分析，有限元法已成为计算工程领域最方便有效的方部分连续介质的求解问题[24]。同时，还开发出很多有限元软件esh、Ansys、Nastran、Abaqus 等，为有限元法的应用提供了基础身有限元建模主要应用有限元软件 Hypermesh，该软件是一款功能高质量的前处理软件，，在汽车有限元建模中广泛应用。白车身有限元建模建模对象概述车身是指完成车身各钣金件的焊接但没有涂装之前的车身，不包机罩等开闭件。本文研究对象是某公司开发的一款商务车车身，属。主要分为上下两部分，车身上部分是由顶盖、侧围、前围板等构分是由横梁、纵梁、轮罩以及地板等构成。图 2-1 所示的是白车身的 CAD 几何模型，其基本设计参数如表 2-1

WELD 单元：是一种使用比较广泛的焊点连接单元，连接对点，也可以是节点和；BAR 单元：利用梁单元模拟焊点连接单元，能够承受拉伸、曲载荷；BEAM 单元：是利用一种比较复杂的梁单元对焊点连接进行料是非线性变化的零部件的连接；CM 单元：是一种特殊的焊点单元，由 RBE3 单元和六面体单增大局部结构刚度且精度较高。来看，进行车身建模时，本文选择 ACM 单元来模拟车身的型如图 2-2 所示。
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.82

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本文编号：2617698