車身骨架的案例
基于optistruct客車車身骨架模態分析 ￥65
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。
客車骨架典型強度分析
（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 基于OptiStruct的碳纖維復合材料覆蓋接頭設計優化 附optistruct用戶手冊下載
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 關于汽車結構有限元分析清單
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 
關于汽車結構有限元分析清單
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 基于拓撲優化的車身結構研究
而前期工程
階段，如何布置出合理的車身骨架架構，一直是個相對空白的地帶，也是整車正向開發過程
中繞不過的坎。盡管研發工程師根據經驗，參照現有車型的結構特點，也能進行車身骨架架
構的設定，但總是缺乏有效手段直觀地反映不同車型結構布置的特點。本文用拓撲優化的方
法，從結構基本特征的角度來審視這一問題，并運用該方法對某SUV 車身結構進行研究，獲
得一些直觀性的結論。
瞿元_基于拓撲優化的車身結構研究.pdf
客車車身骨架有限元分析
1、客車骨架四種典型工況強度分析：
模型建立：
建模過程中將整體骨架劃分為7個部分：前圍、后圍、左側圍、右側圍、車內扶手、頂棚和車架，如圖2所示。通過模塊的劃分，一方面可以增加協作性，項目組每個成員劃分一個部分的網格，然后整體連接；另一方面可以減少模型連接的錯誤，在每個劃分的總成里面獨立檢查模型，然后整體檢查模型的連接。
焊縫處理：
有限元模型中，縫焊的模擬主要采用兩種方式：一種是節點共用，這種方式的精度很高，但是建模效率較低；另一種是采用剛性梁單元在縫焊位置連接相應的單元節點來模擬實際的焊接，這種連接方式不必要求節點嚴格對齊，可大大提高效率。本文主要采用共用節點的方式，對于部分接頭，共用節點比較困難，則采用剛性連接。
邊界條件及工況
本分析主要研究四種典型工況下的強度，工況描述如圖4所示[10~11]。圖中a、b、c、d四點表示四個板簧中心點位置，通過約束這四個點來組合模擬各種工況。表1描述了四種工況，其中g表示重力加速度，約束的數字表明的是該位置的自由度方向，“1、2、3”分別表示X，Y，Z三個自由度方向，“-”表示該位置無載荷或者無約束。
展開 白車身拓撲方案快速驗證分析
ES_BIW.zip
1、課題簡介
基于仿真驅動設計的產品開發理念，進行某款白車身的前期方案設計。因為白車身的性能要求包括耐撞性、耐久性及NVH性能，所以在概念設計階段，拓撲優化模型也應該考慮碰撞工況、彎曲剛度和模態工況。對于白車身多工況優化問題，利用多工況優化方法，求得白車身的拓撲結果路徑清晰，如下圖所示。
對于白車身而言，由于結構和工藝的復雜性，拓撲優化路徑的合理解讀和有效轉化一直是制約拓撲技術融入整車研發流程的關鍵因素。本課題借助創新的SIMSOLID工具，進行拓撲路徑的快速驗證，解決了拓撲解讀驗證的難題，加速了概念方案的選擇和決策。
2、骨架模型
結合多工況拓撲結果，利用SolidThinking解讀出車身骨架的概念方案，如下圖。
3、SimSolid方案分析
在SimSolid中創建車身骨架的分析工況載荷及約束條件，模型結構樹如下圖所示。依次導入多個方案的模型，形成多方案研究結構樹，最后進行全方案自動求解分析。幾分鐘后，計算結束，便可查看計算結果。
4、方案對比
利用simsolid后處理工具，快速讀取結果，匯總各方案結果如下圖。
5、課題總結
①simsolid快速實現方案對比分析，加速了拓撲方案的轉化及驗證。
②simsolid無網格操作，界面簡單友好，準確度高，非常適用于設計方案的前期分析驗證。
展開 客車車身骨架側翻仿真分析資料匯整
-------------僅用于學習交流，不用于營利。
希望高手們能夠將自己在這方面經驗總結在下方留言。還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒意思！
客車有限元模型
持續匯整中，覺得學到知識的朋友，請幫我點一個贊，同時提升自己的活躍度，謝謝！
卡車氫系統的框架結構有限元分析及優化
下圖是輕量化分析流程：
圖1 CAE分析流程圖
1.3 材料選擇
根據物流車車身設計規范，氫系統的框架結構骨架要依據GB/T3273-1989，因此系統結構材料主要選擇Q235A與QSte700。材料屬性表如下表1。
表1 氫系統的框架結構骨架材料選擇參考表
2 氫系統的框架結構載荷及工況
2.1 載荷處理與邊界條件
有限元分析前處理的最后一步是施加載荷與邊界條件處理。計算分析的關鍵是合理的加載方式與和正確的邊界條件。根據氫系統的載荷分布情況對其施加載荷，下表是氫系統的框架結構載荷以及施加方式。
表2 氫系統的框架結構載荷及施加方式
Hyper works軟件顯示這個系統結構工劃分為121878個單元，100546個節點。系統結構有限元模型如下圖2所示。
圖2 氫系統的框架結構有限元模型
2.2 工況描述
（1）水平彎曲工況
在中型卡車處于滿載工況下，校核卡車其前后左右各個輪胎同時著地時的整個車身骨架的剛度及強度，得到車身骨架的應力變形圖。
約束處理：約束6個方向的自由度。
經軟件分析計算，應力云圖如圖3示。
圖3水平工況下的應力云圖
由圖3以看出，該結構所受的最大應力為66.8MPa，安全系數在水平彎曲工況下為2.6，強度滿足要求。
（2）極限工況
處于扭轉工況下時，該框架受到扭矩的作用。當卡車在緊急制動經過顛簸路面時，其框架結構會遭遇極限扭轉工況。
A.緊急制動工況
在緊急制動情況下，根據行駛規定，卡車車身結構除了受到滿載水平彎曲工況下的載荷外，還在卡車車身縱向方向施加最大制動加速度0.7g。約束方式與水平彎曲工況一致。
經有限元分析計算，應力云圖如圖4示。
展開 基于solidThinking的車身外覆蓋件仿生設計
高超 （中智浩云科技有限公司，上海，200000）
摘 要：車身結構的外覆蓋件設計是車身設計中比較重要的部分。傳統設計方法是使用08f鋼板設計車身外形，在四門兩蓋內部加入相關加強梁增加其剛度。在現代設計方法中，仿生學設計越來越受到設計工程師的青睞，樹枝狀結構也更多的被用在建筑和工業領域。本文創新性的采用soildThinking Inspire有限元技術和計算機優化技術，對車身外覆蓋件進行了設計，并利用Evolve進行了車身造型設計渲染。
1 引言
車身外覆蓋設計一直是車身設計中十分重要的一部分，其設計性能的好壞直接與關系著整車安全性能、NVH性能和美觀性。傳統的車身結構是內部車身骨架和外覆蓋件組成。內部由沖壓后的鋼梁經焊接組成“籠式車身”，主要功能是承擔整車的外部載荷，是車身中起最大作用的結構件。外部由鋼板沖壓后的覆蓋板和支撐梁組成，其主要功能是提高覆蓋件剛度，減少噪音， 減輕日常濫用力造成的變形。
隨著新材料新科技的大量應用，傳統的鋼結構外覆蓋件已經不能滿足整車NVH和輕量化的性能，于是碳纖維復合材料等新技術已經大量應用在覆蓋板上。為了進一步提升外覆蓋件的性能，使用拓撲優化等計算機輔助設計成為十分必要的技術。本文利用拓撲優化的技術，在車身覆蓋件設計中選取了樹枝狀仿生設計方案，提出一個新的設計構想。
2 設計背景和思路
傳統沖壓的鋼結構車身零件數量多、裝配工藝復雜，造成產業龐大、供應鏈繁雜。一個車 身從設計到定型需要考慮上下游所有因素，最終的產品往往外形單一、造型平庸。3D打印和復合材料等新技術的出現使現代車身設計成為可能。
本文提出的新型車身設計結構分為三個部分：
1. 內部鋼結構框架，采用傳統或者現代的鋼結構框架，強度大結構簡單互換性好；
2.
展開 
論文
張勝蘭_基于HyperWorks的車門外把手的拓撲優化.pdf
鄭冬黎_客車的車身骨架拓撲優化設計.pdf
中型客車車架結構拓撲優化設計_張勝蘭.pdf
CAE仿真對公交客車的強度分析與優化
車身骨架主要由型鋼搭接焊接而成。在設計之初，試驗樣車尚未定型，整體結構設計是否滿足強度要求無法掌握，因此有必要借助有限元分析技術，通過仿真分析四種典型工況下的車身骨架和車架的強度，找出應力集中的區域，優化結構設計，降低結構應力，以達到設計要求。同時可以大大減少研發成本，提高設計效率。
車架結構示意圖
建立有限元模型
整個客車骨架的有限元模型，在HyperMesh中創建，強度計算通過OptiStruct實現，結果在HyperView中處理。
用殼單元劃分網格，單元基本尺寸為10mm左右，整個骨架共劃分722232個單元，751928個節點，其中四邊形單元717767個，三角形單元4465個，三角形單元占總單元比例為0.6%。
建模過程中將整體骨架劃分為7個部分：前圍、后圍、左側圍、右側圍、車內扶手、頂棚和車架。通過模塊的劃分，一方面可以增加協作性，項目組每個成員劃分一個部分的網格，然后整體連接；另一方面可以減少模型連接的錯誤，在每個劃分的總成里面獨立檢查模型，然后整體檢查模型的連接。
建模過程總成劃分圖
有限元模型中，縫焊的模擬主要采用兩種方式：一種是節點共用，這種方式的精度很高，但是建模效率較低；另一種是采用剛性梁單元在縫焊位置連接相應的單元節點來模擬實際的焊接，這種連接方式不必要求節點嚴格對齊，可大大提高效率。本文主要采用共用節點的方式，對于部分接頭，共用節點比較困難，則采用剛性連接。
邊界條件及工況
本分析主要研究四種典型工況下的強度，工況描述如圖所示。圖中a、b、c、d四點表示四個板簧中心點位置，通過約束這四個點來組合模擬各種工況。
展開 CNC機械加工對汽車行業的發展有何積極影響？
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；
轉載，一分鐘搞定斷面剛度分析
白車身剛度是評價車輛設計可靠性和整車安全性能的重要指標，白車身扭轉剛度和彎曲剛度分析是整車開發設計過程中必不可少的環節。作為白車身骨架的地板縱梁、側圍、前、中、后柱，上邊梁，門檻梁和頂蓋前后橫梁等構成一個個閉合型腔，支撐起整個車身。白車身剛度主要由型腔的斷面即車身結構主斷面的幾何特性所決定。因此，車身結構主斷面幾何特性對白車身剛度的影響，對于改進車身結構，改善車輛強度剛度狀況，提高車輛安全性和可靠性具有重要的實際工程意義。
以前使用HyperMesh進行斷面剛度的計算比較繁瑣，流程較多，操作比較復雜。此次使用ANSA可快速計算斷面剛度，以車門為例進行說明，流程如下：
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