車身剛度分析理論
車身整體剛度的定義
車身整體剛度是整車NVH性能與品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。車身整體剛度是指車身在受到外力的作用下抵抗彈性變形的的能力,它影響到車身抵抗低頻噪音振動(dòng)的能力。
其中車身的整體彎曲與整體扭轉(zhuǎn)是車身變形的兩種主要形式,對(duì)應(yīng)的剛度為:
1、彎曲剛度,外載荷與彎曲位移的比值,單位 N/mm;
2、扭轉(zhuǎn)剛度,外扭矩與扭轉(zhuǎn)角的比值,單位 KN.m/rad.
按照車身的分類,車身剛度又分為:白車身剛度,內(nèi)飾車身剛度與整車剛度(均包含彎曲扭轉(zhuǎn)剛度),一般在進(jìn)行車身剛度仿真分析的過(guò)程中,我們主要從白車身入手,計(jì)算分析以及優(yōu)化白車身的剛度,這是由于白車身是內(nèi)飾車身與整車車身的基礎(chǔ),相當(dāng)于把底子做好了,整車的整體剛度也不會(huì)差。
車身整體剛度降低帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)
1、異響:車身整體剛度不足會(huì)導(dǎo)致汽車在不平整路面行駛或受到?jīng)_擊(如泥洼坑路)時(shí)產(chǎn)生大變形,大變形會(huì)致使部件之間發(fā)生碰撞摩擦,產(chǎn)生異響。比如車身變形過(guò)大,與車門變形存在嚴(yán)重不一致時(shí),車身就會(huì)與車門發(fā)生碰撞,發(fā)出“嗒嗒”,”咯咯” 的異響聲。
2、NVH問題:當(dāng)車身整體剛度不足的時(shí)候,整車的模態(tài)頻率會(huì)偏低,抵抗低頻振動(dòng)的能力較弱,容易與外界激勵(lì)頻率發(fā)生共振;而且當(dāng)汽車在高速行駛的時(shí)候,由于空氣阻力的作用,車身整體剛度不足會(huì)導(dǎo)致車身產(chǎn)生大變形,與車門之間形成動(dòng)態(tài)密封不良,形成縫隙,產(chǎn)生風(fēng)噪。
3、可靠性問題:車身整體剛度是決定疲勞強(qiáng)度的重要因素之一。
4、碰撞安全問題:車身剛度會(huì)給碰撞吸能與行人保護(hù)帶來(lái)影響。碰撞與NVH在剛度要求上有些情況是一致,有些卻不同。
車身剛度與NVH性能的關(guān)系
車身整體剛度不足,直接導(dǎo)致NVH性能的下降,它將帶來(lái)很多其他的噪音振動(dòng)問題,比如說(shuō)低頻轟鳴聲。下圖為汽車以 40km/h 速度在粗糙路面行駛,車身整體剛度與車內(nèi)噪音的總體關(guān)系。從圖可以看出,隨著車身剛度的提高,車內(nèi)噪音會(huì)降低。(該曲線只表示總體的關(guān)系,一般來(lái)說(shuō),隨著車身剛度的提高,車身模態(tài)也會(huì)相應(yīng)提高,當(dāng)?shù)竭_(dá)某一個(gè)值時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)整體模態(tài)與外界激勵(lì)發(fā)生共振,形成波峰,NVH性能下降,當(dāng)車身剛度繼續(xù)上升,整體模態(tài)避開共振,NVH性能上升,因此理論上,以下曲線應(yīng)該是一條波動(dòng)下降的曲線,即曲線會(huì)由于共振存在波峰,但曲線總趨勢(shì)是下降的。)
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