車身骨架
關注創建者：CAE行路人 創建時間：2020-07-11
車身骨架的實例教程
本案例是基于optistruct對某客車車身骨架進行模態分析。
前10階模態頻率及陣型結果動畫
前10階模態頻率結果如下：
本案例含模型文件及結果文件，凡購買本案例的朋友針對本案例的分析有什疑問均可與我交流。
（1）水平彎曲工況
水平彎曲工況下，車身骨架承受的載荷主要是由車身、動力總成、備用輪胎、電瓶、散熱器、壓縮機、油箱和油、司機座椅、乘客、行李箱、清潔水箱、玻璃等的質量在重力加速度作用下而產生的。該工況模擬客車在平坦路面以較高車速勻速行駛時產生的對稱垂直載荷。它是經常行駛于平坦道路上的大客車主要運行情況，其車速較高、車身骨架扭轉角不大，它主要承受由垂直振動所引起的較大的彎曲載荷。載荷與邊界條件
水平彎曲工況下，車身骨架承受的載荷是主要質量在重力加速度作用下而產生的。本文根據車載質量的空間布置情況將它們換算節點載荷施加在其布置位置的梁的節點上。
此外，為消除車身骨架的剛體位移，需要對骨架與懸架的裝配位置的節點進行約束。水平彎曲工況下，其邊界條件為:約束前輪裝配位置處節點的三個平動自由度UX, UY, UZ，從而釋放三個轉動自由度ROTX, ROTY, ROTZ;約束后輪裝配位置處節點的垂直方向自由度UZ，釋放其它自由度。
水平彎曲工況加載示意圖
(2)極限扭轉工況
整車滿載水平放置，后兩輪固定，前軸間加一極限扭矩(前軸負荷的一半乘以輪距)，相當于客車單輪懸空的極限受力情況，模擬客車在崎嶇不平的道路上低速行駛時產生的斜對稱垂直載荷。極限扭矩計算公式:T =P x L/2，其中T表示計算扭矩、p表示前橋懸掛負荷、L表示前輪輪距。扭轉工況下的動載，在時間上變化得很緩慢，所以慣性載荷也很小，因此，車身的扭轉特性也可以近似地看作是靜態的，而試驗結果也證實了這一點，靜態扭轉試驗和動載試驗所測得的骨架的薄弱部位一致。即靜態扭轉時骨架上的大應力點，就可以用來判定動載時的大應力點。
展開 04
CFRP覆蓋接頭在車身骨架的應用
在某款概念車型的車身骨架上采用了上述CFRP覆蓋接頭，以驗證該種接頭設計的有效性與實用性。
該款概念車型為單排座小型純電動車，初始設計采用純鋁合金車身骨架。有限元仿真計算，初始車身骨架扭轉剛度為3036Nm/deg。根據扭轉剛度分析結果的應變能分布云圖以及變形趨勢，可以識別出車身骨架各接頭對扭轉剛度的貢獻量。在本算例中，只篩選出對扭轉剛度貢獻量最大的三處接頭位置進行CFRP覆蓋設計與優化，即A柱上接頭、B柱上接頭、后部框架接頭，具體接頭位置如圖6所示。
根據本文第三部分所述的設計與優化方法，通過OptiStruct軟件對上述三處接頭位置分別進行拓撲優化分析，得到CFRP的覆蓋區域。CFRP的鋪層角度與鋪層順序沿用[0,45,-45, 0,90] s的對稱鋪層設計。
對三處接頭位置進行CFRP覆蓋接頭設計優化后，車身骨架的扭轉剛度提升為3234Nm/deg，提升比例約6.5%，此時車身骨架整體增重僅0.3%，如表5所示。采用CFRP覆蓋接頭后，該款概念車型的車身骨架輕量化系數為初始純鋁合金骨架的94.2%，有效實現了輕量化設計。
展開 車身內的聲學設計，車身結構模態與車身內聲模態耦合；5）. 汽車碰撞歷程仿真和乘員安全保護分析(被動安全性)。6）. 結構件、零部件的優化設計（質量或體積為目標函數）；7）. 車身空氣動力學計算，解決高速行駛中的升力、阻力和湍流等問題；.......
2、車身：車身覆蓋件（cover panel）：覆蓋在車身骨架表面的板制件。外覆蓋件、內覆蓋件
車身結構件（body structural;body skeleton; body frame）：組成車身本體，支撐覆蓋件，并保證車身強度和剛度的零部件。承載。
車體——有書中稱“車身的主體”也就是我們這里的車身結構件
3、車身結構設計的主要內容：設計一個連續、完整的受力系統；
確定桿件截面型式（開、閉口）
? 確定桿件截面的構成
? 確定桿件與桿件、桿件與覆蓋件的過渡、連接的結構
? 劃分分總成、分塊
? 應力分析計算
? 主圖板設計、零件圖
4、車身結構件的機構分析與設計：車身骨架（body skeleton）：主要為保證車身的強度和剛度而構成的空間框架結構。
要求：–剛度：變形、振動、噪聲
剛度不足，將會引起車門的門框、窗框、發動機艙口及行李箱口等的變形，導致玻璃破裂，車門卡死；低
剛度必然伴隨有低的固有頻率，易發生結構共振和聲響，并削弱結構接頭的連接強度；此外，還會影響安
裝在底架上的總成的相對位置。
展開 車身內的聲學設計，車身結構模態與車身內聲模態耦合；5）. 汽車碰撞歷程仿真和乘員安全保護分析(被動安全性)。6）. 結構件、零部件的優化設計（質量或體積為目標函數）；7）. 車身空氣動力學計算，解決高速行駛中的升力、阻力和湍流等問題；.......
2、車身：車身覆蓋件（cover panel）：覆蓋在車身骨架表面的板制件。外覆蓋件、內覆蓋件
車身結構件（body structural;body skeleton; body frame）：組成車身本體，支撐覆蓋件，并保證車身強度和剛度的零部件。承載。
車體——有書中稱“車身的主體”也就是我們這里的車身結構件
3、車身結構設計的主要內容：設計一個連續、完整的受力系統；
確定桿件截面型式（開、閉口）
? 確定桿件截面的構成
? 確定桿件與桿件、桿件與覆蓋件的過渡、連接的結構
? 劃分分總成、分塊
? 應力分析計算
? 主圖板設計、零件圖
4、車身結構件的機構分析與設計：車身骨架（body skeleton）：主要為保證車身的強度和剛度而構成的空間框架結構。
要求：–剛度：變形、振動、噪聲
剛度不足，將會引起車門的門框、窗框、發動機艙口及行李箱口等的變形，導致玻璃破裂，車門卡死；低
剛度必然伴隨有低的固有頻率，易發生結構共振和聲響，并削弱結構接頭的連接強度；此外，還會影響安
裝在底架上的總成的相對位置。
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在該制造階段，車身骨架已完成裝配，但還沒有上漆。
為了實現準確的公差分析建模和可制造性，工程師需要特定的信息（例如，夾具概念和連接位置）來通過仿真軟件定義接觸條件、范圍和測量值。在實際情況中，產品開發流程中創建的單個部件公差信息會與制造流程公差以及仿真參數，一起傳輸到仿真模型中。
因此，CNC機械加工可為汽車改裝配件行業供給如下零部件：
1-復雜零部件（葉片、活塞、連桿）；
2-車身設計：車身骨架、車身部件，比如門把手、燈具、車床等；
3-汽車電子零部件加工： 工業傳感器、執行器、控制器等零部件；
4-汽車焊接：焊接結構、焊接接頭；
這些車身關鍵骨架件使用熱成型件，能在碰撞事故中有效保證車身框架結構的完整性，從而保護乘客。
熱成型件制造工藝流程
熱成型鋼加工時間線
1.
電子冷卻水泵首選應布置于動力總成上經懸置隔振，其 次布置于車身骨架梁上，但須有足夠隔振設計，管路應盡量 避免連接在車身結構上，管夾應有隔振設計。
獨創了很多模塊化技術，如一體壓鑄成型的車身骨架，70種沖壓件合而為一。
工廠生產管理系統實現了高度智能運作，包括物料系統、生產運營系統及企業ERP系統等可實現快速個性化配置，記錄所需數據。比如工廠員工使用的扭力扳手上，扭矩、操作位置及角度等信息都全部精確記錄在生產運營系統里，具有很高的可追溯性，一旦遇到問題，可以追溯到零件級，追溯到具體工位和每一個細節。
結構分析模塊的適用范圍非常廣泛，包括航空航天結構(如飛機機身)、兵器、機械零部件(如葉輪、傳動軸)、汽車結構(如車身骨架，悲置裝置)、海洋結構(如船舶結構)、土木工程結構(如橋梁、建筑物)以及應用于微尺度的微機電結構(如微泵、微電子芯片)等。
擠壓鋁合金主要為6系和7系合金，多為型材，主要用于車身骨架。我國鋁合金牌號及其對應的合金系如表5所示。
2.3 鎂合金
鎂合金密度約為鋼的2/9、鋁的2/3，輕量化效果顯著。鎂合金在室溫是密排六方結構，滑移系少，塑性變形能力較差，汽車上應用的鎂合金主要是鑄造鎂合金。
該款概念車型為單排座小型純電動車，初始設計采用純鋁合金車身骨架。有限元仿真計算，初始車身骨架扭轉剛度為3036Nm/deg。根據扭轉剛度分析結果的應變能分布云圖以及變形趨勢，可以識別出車身骨架各接頭對扭轉剛度的貢獻量。
而在輕量化上，路特斯先后將玻璃纖維與鋼制車身結合、鋼骨架支撐、鋁制底盤、全碳纖維車身與全碳纖維底盤等技術陸續在路特斯的車型上進行嘗試，不斷創造極致，顛覆常規。
為了減少工作量，適當簡化車身骨架模型，以便形成較少的單元數量和簡潔的單元形態，從而達到簡化運算的目的。車身作為汽車側面碰撞的主要承載構件，對其進行有限元分析時，在不影響仿真結果的前提下，可省略一些非承載用的輔助構件，同時簡化截面形狀。
1.3 側碰安全分析
本文以優化汽車B柱性能為主要研究目標，調整車輛模型的車頂橫梁、車門防護桿與門欄等零部件的厚度。
