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白车身是轿车的关键总成,它决定了整车的力学特性。为了适应汽车节能、降低油耗的发展方向,国内外在汽车车身发展方面紧紧围绕轻量化、提高驾驶舒适性、稳定性及耐用性进行了大量的研究。由于先进复合材料具有重量轻、比强度高、耐腐蚀、减振性能好、可设计性强、易于加工等优点,使其在汽车工业上的应用有着广阔的前景。复合材料在合理地满足刚度和强度的前提下代替钢制件,可减重70%左右,使用中可节省燃油,提高使用寿命和安全性。本文通过CATIA对轿车车身建模。利用有限元分析软件ANSYS,按照轿车车身在实际应用中的受力情况,分析钢制车身在弯曲工况和扭转工况下的静态刚强度及自由模态前10阶固有频率及振型。根据钢制白车身的结构及有限元结果,设计复合材料白车身的铺层顺序及纤维方向角度,分析其在弯曲工况和扭转工况下的静力刚强度及蔡-吴失效系数。通过改进复合材料层合板铺层厚度及增加加强筋使其达到刚强度设计标准。分析碳纤维增强型复合材料白车身的前10阶自由模态固有频率及振型。研究表明:在满足刚度设计要求的前提下,碳纤维增强型复合材料车身较钢制车身弯曲时强度提高27.4%,刚度下降15.5%;扭转时强度提高20.1%,刚度下降19.1%。碳纤维增强复合材料白车身的1阶固有频率比钢制白车身的1阶频率提高14.3%,且整车1阶扭转与1阶弯曲频率错开度提高了205.1%。对比两种材料的车身,复合材料白车身比原钢制车身重量降低了65.06%,符合当前汽车轻量化的发展方向。本文的研究成果为国内复合材料在汽车主要承载结构上的设计及应用提供了参考。