汽車車身結構綜合分析與試驗及評價研究匯編

1、初步設計詳細設計樣車試制樣車試驗批生產準備概念設計方案審查設計審查設計定型結構設計結構設計lCAE分析與試驗驗證技術已經成為現(xiàn)代車身設計開發(fā)的重要環(huán)節(jié) ；l車身開發(fā)中分析是基礎，試驗是保障車身開發(fā)中分析是基礎，試驗是保障 ；lCAT計算機輔助工程測試技術 lCAE計算機輔助工程分析技術l并行工程技術 l優(yōu)化設計技術 l加速試驗技術 l產品壽命預估技術 l環(huán)境模擬試驗技術 l結構動態(tài)分析技術 l逆向工程技術 l失效分析技術 l系統(tǒng)工程技術l新概念、新方法層出不窮！增強開發(fā)能力、縮短開發(fā)周期、提高設計質量、降低開發(fā)成本采用以知識庫為基礎的系統(tǒng)開發(fā)策略， -即綜合分析與試驗及評價策略 以汽車車身結構

2、為例設計數(shù)字 樣機數(shù)字樣機仿真評價滿意物理樣機物理樣機實驗評價滿意定型循環(huán)A循環(huán)B部件整車分析試驗綜合評價滿意循環(huán)Cl隨著車型多樣化以及車身產品開發(fā)進程加快，設隨著車型多樣化以及車身產品開發(fā)進程加快，設計分析與試驗費用加大；計分析與試驗費用加大；l單一方法既費時費錢又不可靠，單一方法既費時費錢又不可靠，傳統(tǒng)單一的設計傳統(tǒng)單一的設計分析試驗開發(fā)流程已經不能滿足企業(yè)的需求；分析試驗開發(fā)流程已經不能滿足企業(yè)的需求；l由于設計分析人員經驗不足，車身設計知識數(shù)據(jù)由于設計分析人員經驗不足，車身設計知識數(shù)據(jù)與標桿樣車數(shù)據(jù)不足，設計標準不全，車身特性與標桿樣車數(shù)據(jù)不足，設計標準不全，車身特性試驗理解不細，分析

3、評價及指導不到位等，使得試驗理解不細，分析評價及指導不到位等，使得車身設計中暴露的問題未能得到及時的修正，尤車身設計中暴露的問題未能得到及時的修正，尤其是在車身定型后發(fā)現(xiàn)所存在的問題將是影響巨其是在車身定型后發(fā)現(xiàn)所存在的問題將是影響巨大的。大的。 車身彎曲分析；車身扭轉分析；車身及零部件模態(tài)分析；車身總成模態(tài)分析；碰撞安全性分析；車身結構疲勞壽命；結構拓撲形狀優(yōu)化；整車剛度、模態(tài)、動響應分析；。 部件部件-總成總成-整車整車強調兩頭分析與試驗及評價 一方面由于對新車型系列缺乏結構分析數(shù)據(jù)，難以突破設計要求范圍，必須采用部件、總成、整車多個層次的設計驗證試驗。多層次試驗驗證有助于使部分技術難點在

4、車身開發(fā)階段就通過試驗研究得到解決，避免整車試驗的復雜性和實施困難。 另一方面另一方面，車身設計、分析與試驗交叉并行，車身設計、分析與試驗交叉并行進行。試驗模態(tài)技術與有限元技術已相對成進行。試驗模態(tài)技術與有限元技術已相對成熟，如何將試驗數(shù)據(jù)、分析結果、積累的經熟，如何將試驗數(shù)據(jù)、分析結果、積累的經驗有效的用于車身設計，需要將分析與試驗驗有效的用于車身設計，需要將分析與試驗充分融合，并加以正確評估。充分融合，并加以正確評估。 車身車身評價是多方位多層次多方法多環(huán)境的。評價是多方位多層次多方法多環(huán)境的。以車身結構動力學設計為例以車身結構動力學設計為例： 首先要提出車身結構動態(tài)設計與分析要求；首先要

5、提出車身結構動態(tài)設計與分析要求； 提出車身結構試驗與驗證要求；提出車身結構試驗與驗證要求； 確定結構動態(tài)設計原則；確定結構動態(tài)設計原則； 進行結構動特性與動響應分析；進行結構動特性與動響應分析； 進行車身頻率規(guī)劃，按照頻率控制設計原則、響應進行車身頻率規(guī)劃，按照頻率控制設計原則、響應控制原則以及噪聲控制原則等進行動力學設計及優(yōu)控制原則以及噪聲控制原則等進行動力學設計及優(yōu)化；化； -通過分析并根據(jù)動力學設計要求合理選擇車通過分析并根據(jù)動力學設計要求合理選擇車身結構形式，結構布局，以確保車身在行駛中能避身結構形式，結構布局，以確保車身在行駛中能避開干擾頻率的共振區(qū)，將最大響應控制在限制值內，開干擾

6、頻率的共振區(qū)，將最大響應控制在限制值內，并符合低噪聲的要求。并符合低噪聲的要求。 改革現(xiàn)行的分析與試驗及評價相分離的狀況，彌補單一方法的缺點； 在車身概念設計階段，就需要有效利用建模與仿真，充分利用既往積累經驗、結構設計數(shù)據(jù)庫、車身試驗數(shù)據(jù)，應用先期概念和技術驗證； 盡可能多地利用部件與整車部件與整車試驗數(shù)據(jù)，強調技術試驗的綜合性，使分析與試驗數(shù)據(jù)共享，減少數(shù)據(jù)的不確定性，避免開發(fā)后期的重復性試驗，使綜合分析與評價方法成為車身開發(fā)的重要策略。 綜合分析與試驗是一種虛實結合的車身動態(tài)特性研究策略，其綜合體現(xiàn)在三個方面：1.借助建模與仿真技術完善車身概念開發(fā)；2.部件、總成、整車試驗與有限元計算綜

7、合 應用；3.研制階段與試車階段分析試驗及評價的綜合實施（盡可能合并）。 評價是對設計、建模與仿真、測試及試車等一系列過程的分析與評論，需要結合綜合分析與測試、靈敏度分析、優(yōu)化設計與動態(tài)分析技術等 明確問題、界定范圍、建立準則、分析驗證明確問題、界定范圍、建立準則、分析驗證 例如：借助模態(tài)分析來評價車身與汽車行駛中各種振源之間的動態(tài)干擾，避免共振的發(fā)生，評估車身和零部件的模態(tài)振型以確定需要的改進措施，分析車身各個設計參數(shù)的影響，同時能夠對車身多個關鍵屬性進行權衡。按照防止共振，提高動剛度和改善結構阻尼特性的原則，做到調頻、減振和降幅的目的。l分級建模仿真-綜合分析評價l數(shù)字仿真-半物理仿真-物

8、理仿真l產品設計多階段；l 建模分析多級別；l 試驗驗證多層次；l綜合評價多方法。 方案模型需要 分析與試驗知識經驗庫的建立； CAE工具的綜合； 試驗與評價技術的實施。執(zhí)行以建模與仿真作為試驗與評價知識庫； 充分利用各種研制試驗和試車試驗所反饋信息；從傳統(tǒng)的試驗試驗- -改進改進- -試驗方法試驗方法， 向建模與仿真建模與仿真- -虛擬試驗虛擬試驗- -改進模型改進模型- -實車驗證實車驗證轉變。 有效地應用綜合分析試驗及評價技術，就能在車身開發(fā)早期識別問題，最大程度地減少有缺陷產品的風險，做到按設定頻率來設計車身結構,按設定響應控制來設計車身結構,使汽車設計達到主動設計的境界，真正實現(xiàn)車身

9、的正向設計。 現(xiàn)代分析技術使零部件質量缺陷下降了約40%，但整車質量缺陷僅下降了20%； 需要對整車特性進行預測和評價，并從整車觀點去修改，才能提高整車的設計質量！ 車身開發(fā)有繼承性，車身靜動態(tài)特性有規(guī)律！ l難點整車特性解析模型復雜；整車建模及計算工作量大；整車特性準確預測難度大；整車特性仿真模型不是零件模型的迭加；l解決整車特性仿真與性能仿真結合進行；結構試驗與性能試驗合并；分級建模技術；非線性柔性結合部結合方法； 綜合分析與試驗及評價策略綜合分析與試驗及評價策略-是一種新是一種新型模式下的新產品開發(fā)技術，對推動創(chuàng)新型模式下的新產品開發(fā)技術，對推動創(chuàng)新產品研發(fā)、提高產品質量、降低研制費用產

10、品研發(fā)、提高產品質量、降低研制費用和縮短試制周期具有重要意義！和縮短試制周期具有重要意義！ -涉及面廣，內涵豐富涉及面廣，內涵豐富- 系統(tǒng)建模技術、多領域仿真技術、虛系統(tǒng)建模技術、多領域仿真技術、虛擬樣機技術、界面技術、分級試驗策略、擬樣機技術、界面技術、分級試驗策略、綜合評價綜合評價 -具有可操作性！形成思路、方法、流程、標準、功能、體系。l客車靜動態(tài)分析與試驗；l貨車靜動態(tài)分析與設計;l轎車剛度強度模態(tài)試驗分析與評價；l客車輕量化設計：減重200470kg；l貨車輕量化設計：減重200500kg;l轎車輕量化設計：減重20kg；l汽車結構綜合分析與試驗及評價方法研究；ll汽車結構綜合分析與

11、試驗及評價是一種基于知識的系統(tǒng)研制途徑，它綜合協(xié)同地利用臺架試驗和分析，數(shù)學建模、仿真和分析，行駛試驗和分析等多種試驗分析方法，以建模與仿真作為試驗與評價知識庫以及各種臺架試驗和行駛試驗之間反饋的一種工具，使結構仿真、虛擬仿真和實車仿真結構仿真、虛擬仿真和實車仿真有機結合，為研制分析與評價和使用試驗與評價的更經濟有效的綜合提供方法和途徑。l有效地應用綜合試驗與評價技術，將能在研制項目早期當問題更容易改進且改進費用更低時就能識別問題，能最大程度地減少接受一個有缺陷產品的風險，并促進對缺陷的糾正，因此能夠縮短產品研制周期、降低研制費用和減少技術風險。l隨著車型多樣以及車身產品開發(fā)進程加快，設計與試

12、驗費用加大 ,傳統(tǒng)單一的設計分析試驗開發(fā)流程已經不能滿足企業(yè)的需求，提出了綜合分析與試驗及評價技術的研究思想。l改革分析與試驗及評價策略、調整車身設計、車身分析與車身試驗各部門關系 ,充分利用既往經驗積累、結構設計數(shù)據(jù)庫、車身試驗數(shù)據(jù)，應用先期概念和技術驗證。l盡可能將研制試驗與使用試驗合并進行，實施綜合試驗，減少重復試驗、強調技術試驗的綜合性；試驗數(shù)據(jù)共享，就是折中考慮研制試驗與使用試驗的不同要求，進行一次試驗后搜集足以滿足研制試驗與使用試驗所需的數(shù)據(jù)。為汽車結構設計及靜動態(tài)分析和方案優(yōu)化奠定了基礎。l汽車結構設計（設計流程，結構集成，各類分析）的綜的綜合和平衡；l結構評價與分析，評估及提供改進評估及提供改進方案；方案；l整車綜合性能分析；整車綜合性能分