汽車車身設(shè)計(jì)ppt課件

第四章車身結(jié)構(gòu)剛度和動(dòng)力學(xué)性能設(shè)計(jì),提綱,第一節(jié)車身結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)一、剛度測(cè)試和分析二、車身整體剛度設(shè)計(jì)三、車身局部剛度第二節(jié)車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能設(shè)計(jì)一、車身振動(dòng)特性二、車身結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能設(shè)計(jì)第三節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程與性能實(shí)現(xiàn)一、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段二、結(jié)構(gòu)研究階段三、結(jié)構(gòu)完善階段四、白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成的總結(jié),車身在外界激勵(lì)作用下將產(chǎn)生變形，引起系統(tǒng)的振動(dòng)當(dāng)外界激振頻率與系統(tǒng)固有頻率接近，或成倍數(shù)關(guān)系時(shí)，將發(fā)生共振使乘員感到不舒適帶來(lái)噪聲部件疲勞損壞破壞車身表面的防護(hù)層和車身的密封性,汽車設(shè)計(jì)目標(biāo)高剛度、輕重量利于懸架的支持，使車輛系統(tǒng)正常工作利于改進(jìn)振動(dòng)特性節(jié)能提高汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱穩(wěn)定性高剛度、輕重量的關(guān)鍵：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì),與結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)相關(guān)的車身結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)性能車身靜剛度車身彎曲、扭轉(zhuǎn)剛度和局部剛度車身動(dòng)剛度模態(tài)特征、傳遞特性車身剛度最終影響汽車的目標(biāo)性能NVH（Noise、Vibration、Harshness）特性車身結(jié)構(gòu)耐久性,車身結(jié)構(gòu)剛度和動(dòng)力學(xué)性能設(shè)計(jì)過(guò)程：1）選定競(jìng)爭(zhēng)車型，進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析性能水平測(cè)試、分析和評(píng)價(jià)研究，新車型性能指標(biāo)的參考。測(cè)試包括：整車和車身剛度、車身模態(tài)、用戶界面點(diǎn)振動(dòng)、噪聲響應(yīng)等2）對(duì)新設(shè)計(jì)提出具體目標(biāo)要求用戶界面點(diǎn)動(dòng)力響應(yīng)，一階模態(tài)頻率，總體和局部剛度。綜合其他：碰撞性能、耐久性、布置要求、重量和成本3）實(shí)施車身拓?fù)錁?gòu)造技術(shù)，選擇結(jié)構(gòu)方案整車水平和部件參數(shù)關(guān)系、構(gòu)造和性能關(guān)系4）建立車身CAE模型研究不同設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)不同性能要求的影響，計(jì)算靈敏度系數(shù)，用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化、修改和性能調(diào)整,5）結(jié)構(gòu)優(yōu)化建立優(yōu)化模型，反復(fù)調(diào)整部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和性質(zhì)；修改模型，各子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在平衡，直至獲得滿足目標(biāo)性能各方面要求的最佳方案6）試驗(yàn)驗(yàn)證硬件驗(yàn)證伴隨產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程的每個(gè)階段工作7）完善化物理樣機(jī)試驗(yàn)出現(xiàn)的問題在投產(chǎn)前后盡可能完善8）結(jié)論產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全面評(píng)估,車身剛度整體剛度：決定于部件布置和車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)局部剛度：主要是安裝部位、連接部位、大面積板殼件剛度決定于局部車身結(jié)構(gòu)斷面形狀和采用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)等車身剛度設(shè)計(jì)是滿足車身結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)要求的基礎(chǔ)，一般采用如下方法剛度測(cè)試和分析車身整體剛度設(shè)計(jì)車身局部剛度對(duì)標(biāo)分析，確定車身的初步目標(biāo)剛度指標(biāo)彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度模態(tài)頻率要求,第一節(jié)車身結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì),車身的剛度在整車剛度中占有很大成份整車剛度和部件剛度的貢獻(xiàn)的測(cè)量：1）整車彎曲剛度2）整車扭轉(zhuǎn)剛度3）每個(gè)部件的貢獻(xiàn),第一節(jié)車身結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)一、剛度測(cè)試和分析,部件剛度貢獻(xiàn)率a)彎曲剛度b)扭轉(zhuǎn)剛度,例：前風(fēng)窗對(duì)整車扭轉(zhuǎn)剛度貢獻(xiàn)達(dá)15%，對(duì)整車彎曲剛度貢獻(xiàn)為6%，加強(qiáng)A柱橫截面和頂蓋前橫梁截面，以及加強(qiáng)A柱上、下接頭的剛度很有意義地板的中間通道構(gòu)件在實(shí)例中對(duì)整車彎曲剛度貢獻(xiàn)8%，對(duì)扭轉(zhuǎn)剛度貢獻(xiàn)7%。增加通道橫向構(gòu)件能使通道更好地起到承載結(jié)構(gòu)件的作用,車身剛度測(cè)量裝置a)測(cè)量彎曲剛度（左、右同向加載Fb）b)測(cè)量扭轉(zhuǎn)剛度（左、右反向加載Fd）,車身整體剛度指車身的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度良好的整體剛度防止結(jié)構(gòu)在載荷作用下產(chǎn)生大的變形，或車身結(jié)構(gòu)聲固耦合的變化而引發(fā)高的噪聲利于汽車操縱性,第一節(jié)車身結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)二、車身整體剛度設(shè)計(jì),車身整體剛度設(shè)計(jì)方法（一）構(gòu)造車身基本結(jié)構(gòu)并建立概念設(shè)計(jì)模型（二）車身剛度優(yōu)化,（一）構(gòu)造車身基本結(jié)構(gòu)并建立概念設(shè)計(jì)模型車身基本結(jié)構(gòu)指主要用以傳遞載荷的車身結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)模型參考競(jìng)爭(zhēng)車型結(jié)構(gòu)考慮采用材料、工藝等先進(jìn)技術(shù)兼顧車輛總體布置和造型的要求有限元概念分析模型用以分析結(jié)構(gòu)剛度根據(jù)結(jié)構(gòu)的CAD模型建立例：PBM模型（基于性質(zhì)的參數(shù)化模型）,（二）車身剛度優(yōu)化通過(guò)優(yōu)化計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，直到模型的各個(gè)部分的性能得到合理的匹配，滿足總的剛度設(shè)計(jì)目標(biāo)優(yōu)化后的模型各部分性能就是下一步車身詳細(xì)設(shè)計(jì)的指南,（二）車身剛度優(yōu)化1.優(yōu)化目標(biāo)車身剛度優(yōu)化的目標(biāo)是高剛度/輕重量高剛度靜剛度指標(biāo)車身結(jié)構(gòu)的一階彎曲和一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率輕重量應(yīng)變能計(jì)算組件的貢獻(xiàn)分析,（二）車身剛度優(yōu)化2.靈敏度和靈敏度分析構(gòu)件截面特性和接頭剛度對(duì)材料幾何尺寸變化的靈敏度結(jié)構(gòu)整體剛度對(duì)截面特性、接頭剛度或板厚變化的靈敏度選擇較靈敏的變量或部位進(jìn)行修改，引導(dǎo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方向,車身整體剛度設(shè)計(jì)過(guò)程總結(jié)1）對(duì)競(jìng)爭(zhēng)車型測(cè)試參數(shù)；2）整車和車身剛度的匹配，并分派各子系統(tǒng)剛度指標(biāo)；3）初步構(gòu)造結(jié)構(gòu)，并建立系統(tǒng)簡(jiǎn)化分析模型；4）結(jié)構(gòu)計(jì)算研究，包括靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度和彎曲剛度計(jì)算車身一階彎曲和扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率通過(guò)靈敏度分析和應(yīng)變能分布圖，進(jìn)行各部件的貢獻(xiàn)分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行平衡，再布置構(gòu)件確定基本尺寸5）優(yōu)化計(jì)算6）建立細(xì)化模型，詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并驗(yàn)證性能,車身局部剛度指車身結(jié)構(gòu)安裝部位和服務(wù)部位的剛度懸架、發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系的安裝部位拖鉤、吊掛、裝運(yùn)、千斤頂作用部位安全帶固定器安裝部位等,第一節(jié)車身結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計(jì)三、車身局部剛度,（一）車身支承部位剛度該部位良好的局部剛度可防止載荷通過(guò)懸架、動(dòng)力總成安裝點(diǎn)進(jìn)入車身時(shí)發(fā)生大的變形一般根據(jù)車身支承件的剛度決定車身結(jié)構(gòu)支座區(qū)域的目標(biāo)剛度在車身剛度設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)支座區(qū)域剛度進(jìn)行有限元分析,（二）板殼零件剛度大型板殼零件的剛度不足，易引發(fā)板的振動(dòng)，令人感覺不舒適，造成部件疲勞損壞零件剛度差會(huì)給生產(chǎn)、搬運(yùn)等都帶來(lái)困難設(shè)計(jì)板殼零件尤其要注意提高零件的剛度,（二）板殼零件剛度設(shè)計(jì)上的考慮板殼零件的剛度取決于零件的板厚及形狀曲面和棱線造型、拉延成型時(shí)零件的冷作硬化在內(nèi)部大型板件上沖壓出加強(qiáng)筋若不允許出現(xiàn)加強(qiáng)筋，可在零件上貼裝加強(qiáng)板可用沉孔來(lái)加強(qiáng)剛度,（三）防止結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力集中避免受力桿件截面的突變?cè)诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要避免截面急劇變化，特別是要注意加強(qiáng)板和接頭設(shè)計(jì)時(shí)剛度的逐步變化例：,（三）防止結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力集中孔洞的設(shè)計(jì)孔洞會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中開一個(gè)大孔要比開數(shù)個(gè)小孔應(yīng)力集中更嚴(yán)重應(yīng)盡可能將孔位選在應(yīng)力較小的部位，如截面中性軸附近,（三）防止結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力集中加強(qiáng)板的合理設(shè)計(jì)加強(qiáng)板太小，不足以將集中載荷通過(guò)加強(qiáng)板分散到較大的面積上；加強(qiáng)板太大則會(huì)增加質(zhì)量加強(qiáng)板厚度比被加強(qiáng)件的板料厚，但厚度不宜相差太懸殊,（三）防止結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力集中車身支承部件（前、后輪罩）的設(shè)計(jì)輪罩零件板厚分級(jí),（一）振動(dòng)模態(tài)分析無(wú)阻尼單自由度系統(tǒng)在初始激勵(lì)作用下，將以其固有頻率在某種自然狀態(tài)下振動(dòng)多自由度系統(tǒng)固有振型、固有頻率模態(tài)分析無(wú)阻尼自由振動(dòng)系統(tǒng)的特性分析,第二節(jié)車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能設(shè)計(jì)一、車身振動(dòng)特性,（一）振動(dòng)模態(tài)分析車身振動(dòng)特性分析基于有限元法和線性振動(dòng)理論彈性系統(tǒng)的振動(dòng)方程,（一）振動(dòng)模態(tài)分析車身的振動(dòng)特性分析無(wú)阻尼自由振動(dòng)方程：特征方程特征方程的解固有頻率固有振型,（一）振動(dòng)模態(tài)分析車身的振動(dòng)特性分析1車身整體振動(dòng)模態(tài)無(wú)阻尼線性系統(tǒng)振動(dòng)：各階固有振型的線性組合低階振型對(duì)構(gòu)件的動(dòng)力影響大于高階振型扭轉(zhuǎn)或彎曲振型,一階彎曲兩個(gè)節(jié)點(diǎn)頻率為2040Hz,二階彎曲三個(gè)節(jié)點(diǎn)頻率為3050Hz,（一）振動(dòng)模態(tài)分析車身的振動(dòng)特性分析1車身整體振動(dòng)模態(tài)轎車各部分的固有振動(dòng)頻率和激振頻率的分布圖,（一）振動(dòng)模態(tài)分析車身的振動(dòng)特性分析1車身整體振動(dòng)模態(tài)轎車各部分的固有振動(dòng)頻率和激振頻率的分布圖車身低階模態(tài)頻率大致在2050Hz避免與底盤系統(tǒng)共振注意提高車身整體的剛度和部件剛度在節(jié)點(diǎn)處布置動(dòng)力總成等的懸置點(diǎn)車身裝上內(nèi)飾件后，扭轉(zhuǎn)和彎曲頻率最多可分別下降15%和25%,（一）振動(dòng)模態(tài)分析車身的振動(dòng)特性分析2部件模態(tài)分析注意車身剛度分布例：轎車前車身開口部分剛度優(yōu)化各方案前五階正交模態(tài)、四種工況靜剛度對(duì)比加強(qiáng)車頭與車室連接的剛度、改變?cè)撎庉d荷路徑,（一）振動(dòng)模態(tài)分析車身的振動(dòng)特性分析2部件模態(tài)分析注意車身剛度分布例：轎車前車身開口部分剛度優(yōu)化,（一）振動(dòng)模態(tài)分析車身的振動(dòng)特性分析3車身板殼的局部振動(dòng)模態(tài)剛度差的大型覆蓋件易在振源激勵(lì)下產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)當(dāng)激振頻率接近車身內(nèi)外板的固有振動(dòng)頻率時(shí)將發(fā)生板殼共振車身大型板件共振頻率通常在40300Hz或更高的范圍板件振動(dòng)造成的輻射聲和車室內(nèi)空腔體積的變化，是產(chǎn)生車內(nèi)噪聲的重要原因例如轎車地板的共振頻率在5060Hz左右，共振時(shí)發(fā)生敲鼓式的聲響,（一）振動(dòng)模態(tài)分析車身的振動(dòng)特性分析3車身板殼的局部振動(dòng)模態(tài),（一）振動(dòng)模態(tài)分析車身的振動(dòng)特性分析3車身板殼的局部振動(dòng)模態(tài),（二）車身振動(dòng)響應(yīng)分析動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算系統(tǒng)在激勵(lì)下的響應(yīng)，即求方程的通解應(yīng)采用車身整備模型，并輸入激振力或道路功率譜密度響應(yīng)：速度、加速度、位移、應(yīng)力時(shí)間歷程分析（振型疊加法、直接積分法等）響應(yīng)譜分析（模態(tài)響應(yīng)、模態(tài)應(yīng)力）頻率響應(yīng)分析,（三）振動(dòng)特性測(cè)試試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析是通過(guò)振動(dòng)模態(tài)試驗(yàn)獲得表征結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的模態(tài)參數(shù)的一種動(dòng)態(tài)分析方法對(duì)于結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的預(yù)測(cè)、測(cè)試和修改，試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析是最重要的技術(shù)之一,（三）振動(dòng)特性測(cè)試試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析應(yīng)用,（一）主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)量車身剛度和模態(tài)不是最終的評(píng)價(jià)指標(biāo)汽車的性能指標(biāo)應(yīng)體現(xiàn)在使用性能的最終綜合水平在設(shè)計(jì)的最初階段，對(duì)競(jìng)爭(zhēng)車型進(jìn)行評(píng)價(jià)，并測(cè)量駕駛員界面點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)特性,第二節(jié)車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)性能設(shè)計(jì)二、車身結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能設(shè)計(jì),（一）主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)量1主觀評(píng)價(jià)由專家實(shí)際駕駛和主觀評(píng)價(jià)的方法，評(píng)價(jià)汽車振動(dòng)性能。對(duì)主觀評(píng)價(jià)認(rèn)為最好的車型要進(jìn)行客觀測(cè)量例：某公司新蔽蓬車設(shè)計(jì)，對(duì)7種競(jìng)爭(zhēng)車型進(jìn)行評(píng)價(jià)專家駕駛競(jìng)爭(zhēng)車型，先后以低速、高速行駛于粗糙路面上評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)向盤、座椅、后視鏡等駕駛員界面特征點(diǎn)振動(dòng)特性,（一）主觀評(píng)價(jià)和客觀測(cè)量2道路響應(yīng)測(cè)量在與主觀評(píng)價(jià)時(shí)同樣的路面上對(duì)三種車型(包括原敞蓬車、閉蓬車、硬頂D型車)的道路響應(yīng)測(cè)量結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率是影響車輛結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能和乘坐感覺的關(guān)鍵指標(biāo),（二）確定性能指標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)車型指標(biāo)，為新車設(shè)計(jì)提供了一個(gè)清晰的動(dòng)力學(xué)性能水平。再考慮其它要求，可確定各項(xiàng)性能指標(biāo)其它性能要求：碰撞安全性耐久性布置、重量等,（三）性能綜合綜合考慮各種要求，完成一個(gè)設(shè)計(jì)充分理解所有性能要求，關(guān)鍵在于弄清整車性能要求與部件設(shè)計(jì)參數(shù)間的關(guān)系建立基于性質(zhì)的參數(shù)化模型（PBM），可幫助弄清這個(gè)關(guān)系此設(shè)計(jì)初期的過(guò)程不能獲得確定的設(shè)計(jì)，只是為后續(xù)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供一個(gè)初始方案,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)所提出的車身動(dòng)力學(xué)性能要求，分派到各子系統(tǒng)和部件，由其性能保證將來(lái)整車性能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)分派指標(biāo)：1模態(tài)研究與控制（模態(tài)分布圖設(shè)計(jì)）2建立系統(tǒng)模型3動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析4分析流程5性能平衡6結(jié)構(gòu)優(yōu)化,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)1模態(tài)研究與控制車輛振動(dòng)響應(yīng)是車輛子系統(tǒng)、零部件與道路或發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)等彼此作用的結(jié)果為降低駕駛員界面的振動(dòng)響應(yīng)級(jí)，必須控制系統(tǒng)振動(dòng)的頻率，使其互不耦合并避開通常的激勵(lì)頻率需要根據(jù)最初對(duì)標(biāo)時(shí)所做的分析和測(cè)量，以及數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)支持，設(shè)計(jì)模態(tài)分布圖,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)1模態(tài)研究與控制例：某車型的模態(tài)圖模態(tài)間的線段指出為使耦合最小而應(yīng)隔離的部件模態(tài),激振頻率和子系統(tǒng)模態(tài)分布圖1.車身在懸架上2.人坐在座椅上3.乘員人體（組織器官）4.發(fā)動(dòng)機(jī)在懸置上5.懸架子系統(tǒng)6.車身結(jié)構(gòu)彎扭7.動(dòng)力總成子系統(tǒng)8.轉(zhuǎn)向柱子系統(tǒng)9.風(fēng)窗子系統(tǒng),（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)2建立系統(tǒng)模型在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段,建立相應(yīng)的系統(tǒng)有限元模型，計(jì)算和評(píng)估性能水平系統(tǒng)模型有如下幾類：車身概念模型整備車身模型車輛系統(tǒng)模型,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)2建立系統(tǒng)模型車身概念模型結(jié)構(gòu)參數(shù)少，便于各方面的評(píng)估和完成概念設(shè)計(jì)，也稱為概念模型用于選擇構(gòu)造；既要在剛度/質(zhì)量方面具有潛力，又要考慮碰撞、耐久性等方面可能存在有幾個(gè)概念模型版本，用于不同方案的比較,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)2建立系統(tǒng)模型整備車身模型響應(yīng)分析必須采用整備的車身模型整備車身模型是將所有與結(jié)構(gòu)無(wú)直接聯(lián)系的非結(jié)構(gòu)質(zhì)量，如內(nèi)、外附件等，按集中質(zhì)量或分布質(zhì)量附加到車身結(jié)構(gòu)上的模型整備車身模型通常用于仿真計(jì)算和優(yōu)化構(gòu)造研究,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)2建立系統(tǒng)模型車輛系統(tǒng)模型整備車身模型與如動(dòng)力總成和底盤等聯(lián)合在一起組成車輛系統(tǒng)模型，包含模態(tài)分布圖中全部諧振子系統(tǒng)和全部質(zhì)量在整車性能仿真計(jì)算時(shí)采用的車輛系統(tǒng)模型是整車剛彈耦合模型有時(shí)還需建立部件的分析模型用于尋求合適的汽車加速度響應(yīng)，要求整備車身的模態(tài)頻率與激勵(lì)頻率不耦合，以避免共振,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)3動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析正交模態(tài)計(jì)算系統(tǒng)模型中所有子系統(tǒng)的正交模態(tài)，并按模態(tài)分布圖進(jìn)行匹配和設(shè)計(jì)調(diào)整注意車身一階彎曲模態(tài)和一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)的目標(biāo)要求,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)3動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析頻率響應(yīng)駕駛員界面點(diǎn)的響應(yīng)計(jì)算根據(jù)目標(biāo)級(jí)要求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案修改,例：轉(zhuǎn)向盤的抖動(dòng)為降低響應(yīng)，設(shè)計(jì)時(shí)盡量提高轉(zhuǎn)向柱安裝支架的剛度，并增大上、下支架的距離L1,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)3動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析頻率響應(yīng)計(jì)算-實(shí)例,懸架支承部位的車身結(jié)構(gòu)局部剛度對(duì)車身動(dòng)力響應(yīng)影響很大要評(píng)價(jià)所有車身安裝點(diǎn)的動(dòng)力適應(yīng)性，即進(jìn)行機(jī)械導(dǎo)納分析,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)3動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析靈敏度及應(yīng)用在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，靈敏度用于引導(dǎo)車身模態(tài)頻率的設(shè)計(jì),（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)3動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析靈敏度及應(yīng)用例：接頭剛度對(duì)板厚的靈敏度分析；進(jìn)而分析前幾階白車身振動(dòng)模態(tài)對(duì)接頭剛度的靈敏度,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)3動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析靈敏度及應(yīng)用結(jié)論靈敏度分析方法，可從結(jié)構(gòu)整體觀察結(jié)構(gòu)。靈敏度信息在研究復(fù)合響應(yīng)和確定載荷路徑時(shí)很有用例：對(duì)激勵(lì)變形最靈敏的接頭是最危險(xiǎn)的接頭剛度部件，應(yīng)注意提高其剛度相對(duì)變形大且靈敏度低的接頭，表明結(jié)構(gòu)的效率低，不能充分發(fā)揮作用，或者結(jié)構(gòu)不連續(xù)，應(yīng)該考慮重新設(shè)計(jì)如果靈敏度值比較均勻，說(shuō)明設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)平衡較好,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)3動(dòng)力學(xué)計(jì)算分析靈敏度及應(yīng)用結(jié)論系統(tǒng)模型也用于計(jì)算駕駛員界面響應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率的靈敏度；從中可看出對(duì)界面響應(yīng)影響較大的子系統(tǒng)，或?qū)τ趦?yōu)化子系統(tǒng)模態(tài)頻率最有效的修改結(jié)構(gòu)的部位或修改方向例：某車型正碰保險(xiǎn)杠時(shí)座椅軌道處加速度峰值和響應(yīng)均方根值與車輛結(jié)構(gòu)一階彎曲和一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率的曲線關(guān)系,1-加速度峰值2-響應(yīng)均方根值,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)4分析流程對(duì)于每個(gè)構(gòu)造方案，其子系統(tǒng)和部件特性設(shè)計(jì)都需按順序進(jìn)行，從初始設(shè)計(jì)、調(diào)整到完善,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)5性能平衡設(shè)計(jì)和優(yōu)化各子系統(tǒng)時(shí)，其結(jié)果有時(shí)不能滿足車輛的其它方面的要求，必須采取折衷的方法改變系統(tǒng)模型使車輛的各方面性能得以平衡,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)6結(jié)構(gòu)優(yōu)化利用有限元分析、設(shè)計(jì)靈敏度分析和數(shù)值優(yōu)化算法，更新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，使某個(gè)給定的響應(yīng)量在各種約束條件下最小化,（四）結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)6結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化用于車輛的整個(gè)開發(fā)過(guò)程設(shè)計(jì)初期著重高剛度/輕質(zhì)量設(shè)計(jì)后期優(yōu)化結(jié)構(gòu)時(shí)，將碰撞性能、耐久性和其它非性能要求都作為分析整備車身模型時(shí)的約束條件,（五）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段結(jié)構(gòu)方案選擇結(jié)構(gòu)研究結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完善這三個(gè)階段各種方案的共同特點(diǎn)都是圍繞車輛低階彎曲和扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率進(jìn)行研究,例：本節(jié)通過(guò)某公司C5敞蓬車車身設(shè)計(jì)實(shí)例說(shuō)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的三個(gè)階段背景：根據(jù)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)車型水平，公司提出了新設(shè)計(jì)敞蓬車的性能要求一階結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率是21Hz二階結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率不得小于23Hz這是一般轎車的水平，但對(duì)敞蓬車是史無(wú)前例的根據(jù)調(diào)查，與新設(shè)計(jì)車型尺寸類似的敞蓬車，一階扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率在1117Hz。新設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，必須對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)付出很大努力,第三節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程與性能實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)C5的基礎(chǔ)是C4敞蓬車，其一階結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率是13Hz，比目標(biāo)低8Hz在最初階段基于競(jìng)爭(zhēng)車型和原車型（C4）載荷路徑的了解，首先力圖改進(jìn)C4的結(jié)構(gòu)采用連續(xù)的通道結(jié)構(gòu)焊接閉口截面的保險(xiǎn)杠儀表板和座椅背后附加閉口截面橫梁有效地構(gòu)造前后扭矩盒等形成C4的四種不同加強(qiáng)方案，使一階頻率提高46Hz四種方案中，對(duì)提高剛度/重量最有效的方案是采用地板的中間通道結(jié)構(gòu),第三節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程與性能實(shí)現(xiàn)一、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)階段,1結(jié)構(gòu)方案比較和選擇結(jié)合參考競(jìng)爭(zhēng)車型結(jié)構(gòu)和新制造技術(shù)可行性的研究，提出了幾個(gè)新設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)方案都滿足總布置、制造、耐久性和碰撞安全性要求每個(gè)方案都在一階結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率為23Hz的約束條件下，進(jìn)行最輕重量的優(yōu)化,1結(jié)構(gòu)方案比較和選擇對(duì)多個(gè)方案權(quán)衡結(jié)果剩下三個(gè)方案整體焊接框架構(gòu)造螺釘連接車身構(gòu)造方案通過(guò)橡膠墊連接車身的構(gòu)造方案,1結(jié)構(gòu)方案比較和選擇1）方案比較對(duì)三個(gè)構(gòu)造方案，都建立最簡(jiǎn)單的模型（方案c有基于同一個(gè)底盤的四個(gè)版本C.1、C.2、C.3、C.4）各方案初始截面尺寸和板厚相同，都采用原先C4的典型截面或參考樣車的經(jīng)驗(yàn)值，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化,曲線1重量約束為300kg時(shí)使頻率最大化的結(jié)果曲線2一階結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率都約束在23Hz時(shí)，對(duì)三個(gè)方案進(jìn)行重量?jī)?yōu)化的結(jié)果,1結(jié)構(gòu)方案比較和選擇2）方案選擇比較可見，周邊框架和通道結(jié)合的整體焊接框架結(jié)構(gòu)的重量效率最高，且其構(gòu)造明顯具有高剛度/輕重量的潛力再考慮抗碰撞性，耐久性，以及布置、加工和成本等要求，選擇整體框架結(jié)構(gòu)作為新設(shè)計(jì)C5的結(jié)構(gòu)方案,1結(jié)構(gòu)方案比較和選擇2）方案選擇確定結(jié)構(gòu)方案后，新設(shè)計(jì)的特征就固定下來(lái)這些特征體現(xiàn)在從前橫梁到后橫梁之間的連續(xù)縱梁及周邊框架的路徑布置，通道路徑和周邊梁之間的連接構(gòu)件（如剪力板、橫梁等）的位置等下一步是研制詳細(xì)載荷路徑的尺寸和板厚，使其最有效地滿足所有車身結(jié)構(gòu)性能要求,2.分析模型更新用于選擇車身結(jié)構(gòu)方案的概念分析模型，只是根據(jù)概念方案和總體布置建立的車身拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)粗模型，或是基于性質(zhì)的參數(shù)化模型（PBM）模型中梁?jiǎn)卧孛娴某跏紖?shù)值參考先前C4典型截面或經(jīng)驗(yàn)值，從截面尺寸和板厚初始值開始結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)描述接頭的彈簧元或超單元初始值由參考車型局部接頭的詳細(xì)模型導(dǎo)出,3.多目標(biāo)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的其它性能，如碰撞性能和耐久性等約束條件，再次被組合到整備車身分析模型用多目標(biāo)集成方法，使結(jié)構(gòu)概念集成在同一個(gè)分析模型中并進(jìn)行優(yōu)化和評(píng)估，使重量最小化當(dāng)載荷路徑、路徑的截面尺寸以及全部板結(jié)構(gòu)的零件板厚都初步確定后，概念設(shè)計(jì)完成,4結(jié)構(gòu)定義和詳細(xì)說(shuō)明書為確認(rèn)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)，要提供一個(gè)結(jié)構(gòu)詳細(xì)說(shuō)明書說(shuō)明書要寫明達(dá)到剛度和重量要求的所有載荷路徑、相關(guān)尺寸和零件板厚度說(shuō)明書列出四個(gè)圖表載荷路徑位置表載荷路徑截面性質(zhì)表接頭剛度說(shuō)明表結(jié)構(gòu)板零件厚度表,4結(jié)構(gòu)定義和詳細(xì)說(shuō)明書例：截面性質(zhì)表和接頭剛度說(shuō)明表的示例主要是周邊框（門檻）、風(fēng)窗柱、前保險(xiǎn)杠橫梁與縱梁之間接頭等的說(shuō)明,新車開發(fā)的過(guò)程中，還需進(jìn)行各子系統(tǒng)間的性能再平衡工作：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈敏度分析在已經(jīng)確定的性能水平下的結(jié)構(gòu)調(diào)整基于總體性能的結(jié)構(gòu)研究物理樣機(jī)驗(yàn)證,第三節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程與性能實(shí)現(xiàn)二、結(jié)構(gòu)研究階段,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈敏度分析通過(guò)性能靈敏度分析，查出載荷路徑、接頭或板厚的改變對(duì)車輛結(jié)構(gòu)前幾階彎曲和扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率影響的靈敏度對(duì)性能靈敏度小的區(qū)域是可被再平衡的區(qū)域，因?yàn)檫@個(gè)區(qū)域的變化對(duì)結(jié)構(gòu)性能影響最小,2.在已經(jīng)確定的性能水平下的結(jié)構(gòu)調(diào)整在進(jìn)一步平衡過(guò)程中，靈敏度分析結(jié)果提供了方向。但是往往在設(shè)計(jì)過(guò)程中由于大量的平衡工作使得其他子系統(tǒng)發(fā)生變化，造成新的要求