基于HYPERWORKS的承载式轿车白车身分析及优化

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随着全球石油资源危机和废气污染问题的愈加突出,现阶段电动汽车再次受到世人关注并开始向社会推出轻便、实用的产品;车身是电动汽车四大总成之一,其结构性能直接与整车的安全、经济、实用等特性密切相关。本课题是以国内企业某型在产低速代步型电动汽车为目标车型:针对车身结构与燃油轿车车身存在的差异;考虑工艺性、实用性、经济性等影响因素;以满足车身静、动态基本性能为目标,在不根本改变车身结构的基础上,实现有效提升整车静态、动态性能和整体轻量化的目标。  本研究运用有限元计算与分析的方法,使用CATIA和Hyperworks作为建模与分析软件;对MA4E车身CAD数据进行简化提取,导入到Hypermesh中建立有限元网格模型。在此基础上考虑电动汽车实际荷载分布,结合此型电动汽车运行时典型工况,综合分析了车身弯曲刚度和扭转刚度;根据车身实际使用状态提出可行的评价指标和检测方法。研究结果显示,现用车身在刚度方面满足使用要求,开口变形指标符合相关标准要求。  以车身网格模型为基础进行了低阶模态分析,获得了车身的基本振型;根据路面与悬架共同作用的共振频率区间,发现车身存在一阶模态振动频率偏低,在行驶时易发生共振。  通过改变车身结构钣金件厚度参数,利用NASTRAN软件进行灵敏度分析;研究车身基本性能随板厚变化的灵敏度变化规律,获得具体条件下不同部件对车身性能的贡献度;以此为依据,对车身结构进行优化。  依据研究成果针对性改变局部车身钣金件板材厚度,维持原有形状及整体造型,结果可将原型车身一阶模态振动频率提高到22.98Hz;抗弯曲刚度提高3.6%;车身总质量下降16.63%。经过试生产证明,此方案可利用原工艺全套模具,在提高车身综合性能的前提下降低成本13.25%。
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