以有限元法为基础的车身结构分析已成为一种面向车身结构设计全过程的分析方法,车身结构设计的过程也随之成为一种设计与分析并行的过程。现代车身结构分析不仅赋予了车身结构设计新的特点,促进了现代车身结构设计新趋势的形成,而且已成为车身结构设计中最有意义的内容。 白车身设计的初期阶段是白车身结构设计中保证性能的重要阶段,这个阶段留下的设计缺陷很难在后续的设计中弥补,因而应在白车身设计过程中依托计算机辅助工程分析技术对车身特性进行实时地分析与评价,从而使得车身设计进一步高效化、系统化和规范化。 本文首先在分析车身外型曲面模型的基础上详细阐述了轿车白车身结构CAD模型的建立过程及各种商业软件之间的数据传输,在此基础上形成了白车身结构的有限元模型;随后对车身的弯曲刚度、扭转刚度和固有模念等基本力学性能指标进行了详细分析,在此分析的基础上,进行了车身结构的灵敏度分析和优化设计;最后考虑到车身设计的特点,构建了基于ANSYS有限元分析软件的车身开发平台。 本文的研究重点之一是基于车身外型曲面模型的白车身车体结构设计,通过解决衔接车身造型设计过程和车身结构设计过程的关键技术,建立了轿车车身外型曲面模型到轿车白车身结构分析模型的转换技术。 本文的另一个研究重点是适用于白车身等大型复杂系统研究的广义的灵敏度分析方法,即在综合考虑白车身各项总体性能指标的条件下,计算了白车身各部位结构件厚度对车身性能参数的灵敏度,并通过分析比较得到了对白车身不同性能指标的敏感构件,掌握了不同结构件对整车性能指标的贡献度,为选择优化设计的设计变量提供了依据。本文的研究表明,通过这种方法确定的优化变量可以提高优化结果的准确性与高效性,并且取得了良好的优化效果,从而使车身轻量化设计更加高效实用。