目前国内汽车车身开发多为逆向设计,逆向开发能使企业快速吸收成熟技术,避免早期开发的盲目性,但使企业的自主开发能力受到限制,逆向的车身结构不能根据产品本土化的需求从根本上改变结构的设计,无法在初始阶段构建最优秀的性能基因,并融入自己创造性的设计,这使整个产品设计过程处于被动的局面。钢铝混合材料车身框架结构是在传统的车身钢质骨架结构中,用铝代替某些构件或组件,通过优化设计和性能优化方法确定两种材料在车身框架上的匹配规律,实现性能的最优化。车身的疲劳耐久性是汽车使用过程中必须要面对的问题,车身疲劳耐久性的好坏直接影响汽车的品质。为提高车身正向开发能力,改善车身结构性能,依托广东省工业科技攻关项目“钢铝一体化车身结构的开发与制造技术”(2007B010400052),构建新型钢铝混合材料车身框架结构,在概念设计阶段考虑车身框架结构的疲劳耐久性能,研究钢铝材料在新型车身框架结构上的匹配规律。主要研究内容如下:(1)针对概念设计阶段车身框架结构疲劳耐久性分析没有特定方法的问题,通过对疲劳耐久性分析方法、流程的研究,分析现有疲劳耐久性方法中的不足,并加以改进,在此基础上提出了一套经济性、实用性较高的虚拟车身框架结构疲劳耐久性研究方法和流程,保证车身框架疲劳耐久性研究的精度和经济性。(2)提出了基于疲劳耐久性的车身框架结构的钢铝材料匹配规律研究的方法和流程。钢铝混合材料车身框架结构不是简单的材料替代,为研究钢铝材料的匹配规律,对概念设计阶段的车身框架结构进行了系统的分块,以利于后续研究;以车身框架的分块为基础,建立了疲劳耐久性分析的试验设计模型;为对试验设计方案进行疲劳耐久性分析,建立了车身框架结构模型及其有限元模型,并试验验证了有限元模型的准确度和可行性。(3)疲劳耐久性分析一般需要几何结构、材料和载荷三个输入,因此需要建立一个疲劳耐久性分析的参数获取模型。几何结构为概念设计阶段的车身框架结构,参数和结构已经确定;材料选取DP440钢、AL6061铝;载荷是疲劳耐久性分析中的重点,一般由试验测试获得,本文利用有限元法和多体动力学方法相结合,以国家路面不平度为基础,通过虚拟仿真获得载荷历程。建立了钢铝车身框架模型疲劳耐久性分析的共性模型,包括路面不平度模型和多体动力学模型,可为同类车型在车身概念设计阶段的疲劳耐久性分析提供共性模型建立的思路和方法。路面不平度模型的建立包括路面不平度的拟合以及随机路面谱的编制;多体动力学模型包括悬架、弹性体车身和轮胎等的建模。(4)利用疲劳耐久性分析的共性模型对钢铝车身框架结构的试验设计方案进行分析,探索钢铝材料在车身框架结构上的匹配规律,提出了钢铝混合材料车身结构的最佳匹配方案,并尝试将此匹配规律应用在实际车型上,研究该概念设计阶段的研究规律对后期开发车型的影响,为车身结构的正向设计开发提供参考。