車身結構的案例
客車車身結構有限元分析（博士論文）
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客車車身結構有限元分析（博士論文）
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。
關鍵詞：車身,前期工程,拓撲優化
1 引言
隨著對整車研發過程認識的加深，以及對正向開發過程的探索，在車型開發前期，對車身結構做出更合理的規劃顯得愈來愈重要。常規的研發思路之一是通過參考已有車型的結構，經過適當的修改，形成新的結構，并用于新車型中。但是對于原始車型的設計思路、結構布置的原因等缺乏系統的理解，或者理解不深，往往在更改過程中產生新的問題。為了部分解決上述問題，本文從結構拓撲優化的角度，對某SUV車型車身結構的總體布置進行初步探討，以期加深對結構布置的理解。
2 研究方法概述
合理化的車身結構，是滿足整車基本性能的重要保障。為了能夠實現結構的最優布置，文獻[1]使用了拓撲優化工具來布置車身結構。其基本思路是從造型以及車內空間布置出發，建立車身空間的基礎網格模型，然后根據一定的工況要求，對基礎網格進行拓撲分析，并根據拓撲結果建立梁、板殼模型，并進行多項性能的優化，從而實現車身結構的正向開發。本文借助于該思想，建立研究對象的結構空間包絡，并對該包絡進行拓撲分析，然后將仿真結果與原始結構進行比較，尋找車身結構中的關鍵點，推測初始結構可能的布置思想，從而加深對該研究思路的理解。其基本過程如下圖所示：
3 某SUV車身結構研究
本文選取的研究對象是某比較受歡迎的城市SUV，通過對其結構的研究，有利于了解其總體結構的布置原理。
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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。
關鍵詞：車身,前期工程,拓撲優化
1 引言
隨著對整車研發過程認識的加深，以及對正向開發過程的探索，在車型開發前期，對車身結構做出更合理的規劃顯得愈來愈重要。常規的研發思路之一是通過參考已有車型的結構，經過適當的修改，形成新的結構，并用于新車型中。但是對于原始車型的設計思路、結構布置的原因等缺乏系統的理解，或者理解不深，往往在更改過程中產生新的問題。為了部分解決上述問題，本文從結構拓撲優化的角度，對某SUV車型車身結構的總體布置進行初步探討，以期加深對結構布置的理解。
2 研究方法概述
合理化的車身結構，是滿足整車基本性能的重要保障。為了能夠實現結構的最優布置，文獻[1]使用了拓撲優化工具來布置車身結構。其基本思路是從造型以及車內空間布置出發，建立車身空間的基礎網格模型，然后根據一定的工況要求，對基礎網格進行拓撲分析，并根據拓撲結果建立梁、板殼模型，并進行多項性能的優化，從而實現車身結構的正向開發。本文借助于該思想，建立研究對象的結構空間包絡，并對該包絡進行拓撲分析，然后將仿真結果與原始結構進行比較，尋找車身結構中的關鍵點，推測初始結構可能的布置思想，從而加深對該研究思路的理解。其基本過程如下圖所示：
3 某SUV車身結構研究
本文選取的研究對象是某比較受歡迎的城市SUV，通過對其結構的研究，有利于了解其總體結構的布置原理。
展開 汽車車身結構與設計
黃天澤主編
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車身結構設計與造型簡介
車身結構與造型簡介
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設計仿真 | 如何快速預測車身結構的動態特性
對于車身結構的動態特性（振動傳遞函數）的研究，一般是通過試驗手段或者有限元仿真方法。但試驗的方法無論在時間成本還是金錢成本方面都比較高，采用有限元分析方法計算車身結構的振動傳遞函數，例如使用MSC Nastran進行相關的計算和預測，可以降低時間和試驗投入成本。Odyssee軟件能夠根據試驗結果或有限元計算結果進行模型的訓練和學習，來預測車身結構的動態特性，從而進一步縮短仿真時間，并可用于研究設計參數靈敏度以及參數的優化。
在新的車身結構開發初期，設計工程師需要盡快知道當前設計車身結構的動態特性。使用傳統有限元方法進行求解，面臨網格剖分、邊界條件設置、模型裝配、求解計算等一系列的工作，幾輪迭代下來也需要幾天的時間。因此有限元仿真分析往往跟不上現在快速產品設計迭代的腳步。而使用基于機器學習的仿真工具Odyssee，可以在前期通過已有的設計經驗和仿真結果訓練代理模型，針對新的車身結構設計，能夠實現秒級的動態特性仿真預測，從而加快了車身結構研發速度，幫助設計工程師快速完成前期的預測。
圖1. Odyssee軟件界面
Odyssee包含了兩個重要模塊：Odyssee CAE和Odyssee A-EYE。
展開 如何快速預測車身結構的動態特性
對于車身結構的動態特性（振動傳遞函數）的研究，一般是通過試驗手段或者有限元仿真方法。但試驗的方法無論在時間成本還是金錢成本方面都比較高，采用有限元分析方法計算車身結構的振動傳遞函數，例如使用MSC Nastran進行相關的計算和預測，可以降低時間和試驗投入成本。Odyssee軟件能夠根據試驗結果或有限元計算結果進行模型的訓練和學習，來預測車身結構的動態特性，從而進一步縮短仿真時間，并可用于研究設計參數靈敏度以及參數的優化。
在新的車身結構開發初期，設計工程師需要盡快知道當前設計車身結構的動態特性。使用傳統有限元方法進行求解，面臨網格剖分、邊界條件設置、模型裝配、求解計算等一系列的工作，幾輪迭代下來也需要幾天的時間。因此有限元仿真分析往往跟不上現在快速產品設計迭代的腳步。而使用基于機器學習的仿真工具Odyssee，可以在前期通過已有的設計經驗和仿真結果訓練代理模型，針對新的車身結構設計，能夠實現秒級的動態特性仿真預測，從而加快了車身結構研發速度，幫助設計工程師快速完成前期的預測。
圖1. Odyssee軟件界面
Odyssee包含了兩個重要模塊：Odyssee CAE和Odyssee A-EYE。Odyssee CAE是一個獨特而強大的以CAE為中心的創新平臺，而Odyssee A-EYE是一個獨特而強大的基于圖像的機器學習解決方案。機器學習+CAE仿真是未來仿真的一種趨勢。
Odyssee測試操作步驟
? 使用了Odyssee 2022.2進行測試的過程中，需要準備以下文件：X.csv,Y.csv,XN.csv, Y_exact.csv。
圖2.
展開 汽車車身結構分類
汽車車身結構分類
汽車車身結構從形式上說， 主要分為非承載式和承載式兩種。
非承載式車身的汽車有剛性車架，又稱底盤大梁架。車身本體懸置于車架上，用彈元件聯接。車架的振動通過彈性元件傳到車身上，大部分振動被減弱或消除，發生碰撞時車架能吸收大部分沖擊力，在壞路行駛時對車身起到保護作用，因此車廂變形小，平穩性和安全性好，而且廂內噪音低。
但這種非承載式車身比較笨重，質量大，汽車質心高，高速行駛穩定性較差。
承載式車身的汽車沒有剛性車架，只是加強了車頭，側圍，車尾，底板等部位，車身和底架共同組成了車身本體的剛性空間結構。這種承載式車身除了其固有的乘載功能外，還要直接承受各種負荷。這種形式的車身具有較大的抗彎曲和抗扭轉的剛度，質量小，高度低，汽車質心低，裝配簡單，高速行駛穩定性較好。但由于道路負載會通過懸架裝置直接傳給車身本體，因此噪音和振動較大。
還有一種介于非承載式車身和承載式車身之間的車身結構，被稱為半承載式車身。它的車身本體與底架用焊接或螺栓剛性連接，加強了部分車身底架而起到一部分車架的作用，例如發動機和懸架及滄霸詡庸痰某瞪淼準萇希瞪磧氳準艸晌惶騫餐惺茉睪傘Ｕ庵中問絞抵噬鮮且恢治蕹導艿某性厥匠瞪斫峁埂Ｒ虼耍ǔＨ嗣侵喚黨瞪斫峁夠治淺性厥匠瞪硨統性厥匠瞪懟?lt;/p>
非承載式車身和承載式車身都有優缺點，使用在不同用途的汽車上。一般而言，非承載式車身用在貨車、客車和越野車上，承載式車身一般用在轎車上，現在一些客車也采用這種形式。
非承載式車身和承載式車身按照有無剛性車架劃分，什么叫車架，是首先要弄清楚的問題。車架就是支承車身的基礎構件，一般稱為底盤大梁架。
展開 結構優化在車身剛度性能優化中的應用
車身是汽車行駛運動過程中的主要承載體。車身由大量的部件構成，結構復雜，工作條件也十分復雜。主要的工作載荷包括：驅動慣性力，制動慣性力，轉向慣性力，不平路面激勵力和動力結構載荷等等。如果車身結構設計中剛度設計不足，則車身的振動頻率會引起結構共振，進而引起結構連接的強度失效（產生塑性變形），進而導致車門、窗框、背門框等變形過大。最終導致車門卡死、玻璃破碎、密封失效、漏氣漏水等問題。分析車身的剛度，改進車身結構設計，提高車體剛度是非常重要。
車身性能開發金字塔的最底層是消費者最易感知的性能，即操穩性能，而操穩性能直接相關的就是車身的整體剛度性能。（車身扭轉剛度、區域剛度是和車身操穩性能相關的，因此車身扭轉剛度的性能目標應該滿足操穩性能要求，也應該由操穩性能需求來定義。）
通常更高的車身剛度性能對于操穩、NVH、耐久性能是有益的，那是不是說為了提升上述相關性能可以過度提高剛度性能呢？當然不是，剛度性能提升是要滿足結構最優化設計原則，即通過結構優化設計來提升材料有效利用率，而不是靠粗暴地堆疊材料來提升剛度性能。在提升剛度性能時還要考慮輕量化要求，只有通過結構優化設計才能夠在滿足剛度性能要求時，同時滿足動力經濟性的要求。
結構優化包括拓撲優化、形狀優化等方法在優化車身性能中具有非常重要的作用。拓撲優化可以合理優化材料分布，識別車身結構薄弱點。形狀優化進一步優化零部件結構形狀提升材料效率。
以上包括本田、雷諾、沃爾沃、標志、尼桑、寶馬、雷克薩斯、斯柯達、歐寶等車型開發過程中拓撲優化在結構性能優化中的案例。
展開 三維編織碳纖維車身結構的開發技巧
三大路徑實現汽車輕量化
汽車輕量化并非單純的減重，而是在成本控制和性能改進的條件下，通過輕量化材料的開發應用、輕量化結構的設計和優化以及與之匹配的先進輕量化成形技術在整車產品上的集成應用而實現的產品減重，是一個涉及經濟、技術、性能、環境等諸多方面的復雜系統工程，需要從材料到零部件結構、檢測技術、制造技術、材料回收與再生技術、零部件維修技術等一系列關鍵支撐技術的突破。
碳纖維復合材料應用已成熱點
輕量化材料主要包括超高強度鋼、輕質合金、非金屬復合材料等，通過使用高比強度、高比模量的材料替換傳統汽車用材，從而實現零件或系統輕量化。附表為常見車用代表性的金屬材料和非金屬材料性能列表。從力學性能對比不難發現，碳纖維復合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，以下簡稱CFRP）比強度、比模量高，力學性能突出；同時，其設計自由度高、易于集成，且耐疲勞度強、耐腐蝕性好，更易滿足汽車各項性能需求，達到顯著的輕量化效果。
CFRP力學性能突出且易于集成，在輕量化車身中的用材比例逐漸增加。從近幾年歐洲車身會議對國際主流車型先進車身輕量化設計的解讀不難發現，CFRP在輕量化車身中的用材比例逐漸增加，同時，應用范圍從非結構件向次結構件、結構件逐步拓展，已成為先進輕量化材料的應用熱點。以寶馬為例，在i3、i8、新7系中大量應用CFRP，其中i3首次采用CFRP單體式車身，其整備質量僅為1 250kg，較傳統電動車減重250～350kg，輕量化之后寶馬i3獲得了更多的電池空間以及續航里程，操控穩定性和動力性能也得到顯著提升。
三維編織CFRP車身結構的創新應用及難點
將CFRP制成中空封閉截面結構，是這一新興輕量化材料的重要發展方向之一。
展開 車身結構強度與碰撞安全分析技術
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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
客車車身結構優化及車內噪聲分析
一方面運用有限元、人工神經網絡及遺傳算法的有效結合對客車車身的結構優化分析進行了有益的嘗試，對汽車的優化技術有較強的理論與實踐意義。另一方面，為客車車內噪聲尤其是低頻噪聲控制尋求新韻途徑，有較強的工｛曼實用意義。對ＣＡＥ技術在汽車領域的運用有一定的參考價值。
客車車身結構優化及車內噪聲分析.pdf
白車身結構強度分析報告
1.分析目的
白車身結構的靜強度不足則會引起構件在使用過程中出現失效。本報告采用有限元方法對Q11白車身分別進行了滿載、 1g制動、0.8g轉彎、右前輪抬高150mm、左后輪抬高150mm、右前輪左后輪同時抬高150mm,6種工況的強度分析，觀察整車受力狀況，找出高應力區，考察其零部件的強度是否滿足要求，定性地評價Q11白車身的結構設計，并提出相應建議。
2.使用軟件說明
本次分析采用HyperMesh作前處理，Altair optistruct求解。HyperMesh是世界領先的、功能強大的CAE應用軟件包，也是一個創新、開放的企業級CAE平臺，它集成了設計與分析所需的各種工具，具有無與倫比的性能以及高度的開放性、靈活性和友好的用戶界面，與多種CAD和CAE軟件有良好的接口并具有高效的網格劃分功能；Altair Optistruct是一個綜和隱式和顯示求解器與一體的大規模有限元計算軟件，幾乎所有的線性和非線性問題都可以通過其進行求解。通過Altair Optistruct可以進行任何形狀、尺寸、拓撲結構的優化，采用固定的內存分配技術，具有很高的計算精度和效率。
3.模型建立
對車身設計部門提供的Q11白車身CAD模型進行有限單元離散，CAD模型以及有限元模型如圖3.1所示。白車身所有零部件均采用板殼單元進行離散，并盡量采用四邊形板殼單元模擬，少量三角形單元以滿足高質量網格的過渡需要，網格描述見表3.1。
展開 基于有限元法的轎車車身結構及焊點疲勞壽命分析
基于有限元法的轎車車身結構及焊點疲勞壽命分析
