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汽车与公路设备 |
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OptiStruct在白车身刚度优化中的应用 |
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作者：杨庆华 连志斌 |
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1 概述
白车身刚度是评价车辆设计可靠性和整车舒适性的重要指标，白车身扭转刚度分析是整车开发设计过程中必不可少的环节。作为连接白车身零件的焊点，将整个白车身焊接成一体。
因此，研究车身结构焊点分布对车身刚度的影响，对于改进车身结构，改善车辆强度、刚度状况，提高车辆舒适性和可靠性均具有很重要的实际意义。
2 有限元模型的建立
白车身由多个钣金件焊接构成，在有限元模型中采用壳单元模拟，焊点采用CWELD 单元。整个模型包括约40 万单元，其中焊点4000 个左右。见图1。
图1 白车身有限元模型
计算扭转刚度时，采用以下约束和加载：
(1)约束：车身后悬架安装点处约束3 个平动方向的自由度，前悬架的左右支承连线中点放开X 向转动自由度，约束所有其他自由度；
(2)载荷：大小为7600 Nm 扭矩，作用位置为前悬架支承中心。
3 有限元优化模型的建立
在HyperMesh 中将所有的焊点作为优化对象进行拓扑分析，以焊点的最少化为优化目标，工况为单一扭转工况。
4 分析结果
下图为优化以后扭转工况下的焊点敏感分布图，这些焊点位置预示着它们对白车身的扭转刚度贡献最大。见图2。
图2 焊点敏感分布图
5 强度胶分布及改进效果
刚度提高情况见图3。
图3 强度提高效果图
6 结束语
白车身中的焊点分布对于车身的扭转刚度影响至关重要，但并不是每一个焊点都起到同样的作用，因此，利用有效的优化软件对已有的焊点分布进行优化分析，作出焊点的敏感分布图，以此作为依据，结合成本因素，或增加焊点，或减少焊点，或增加强度胶的范围。试验证明，根据优化结果作有的放矢的改进，能有效地提高工作效率、提高开发质量、缩短开发时间。(end)
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(6/20/2008) |
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