后地板
關注創建者：天洑軟件 創建時間：2023-10-18
后地板的實例教程
概 要
1）案例描述
汽車后地板靜力分析，強度校核。
2）幾何
某型汽車后地板如圖，包括周圍一圈紅色焊點區及中間藍色受壓區。
圖1 幾何模型
3）材料
楊氏模量：205000MPa，泊松比：0.28
4）
載荷工況
① 模態：請求前6階特征值；約束：紅色區域；U1=U2=U3=0
② 靜力：重力：整體區域；Z軸負向9810mm/s2 ；壓力：藍色區域；向下0.012MPa；約束：紅色區域；U1=U2=U3=0
建 模
1）新建方案
① 啟動AIFEM 2023R2；
② 點擊創建方案，在新建方案彈窗中，填寫文件名《后地板》，點擊保存。
圖2-1 AIFEM窗口
圖2-2 新建方案
2）幾何
① 點擊
幾何>導入
，彈出導入幾何文件彈窗；
② 在導入幾何文件彈窗中
，選擇幾何文件HDB.step；
③ 選擇默認的導入到‘新模型’，模型名稱為‘后地板’，點擊導入。
展開 車輛后端多數的關鍵負載由碳纖維后地板承受，蔚來ES6的碳纖維后地板總成、碳纖維座椅板總成、碳纖維后地板橫梁總成三大部件由康得新歐洲汽車輕量化設計中心和NIO聯合設計，由康得新歐洲復合材料研發中心提供樣件開發服務，由康得復材批量供貨。
經過NIO全球測試證明，碳纖維后地板的使用讓車身整體的扭轉剛度更高，被動安全性能提高，整體耐久性也得到很大提升。遵循“合適的材料用到合適位置”的設計選擇，碳纖維后地板嵌入到全鋁車身中，比鋁合金減重30%以上，與相同體積的高強度鋼相比，重量僅是它的1/5。
ES6明年6月開始交付，預計最高年交付量達到15萬輛，五年內將達到65萬輛的市場容量。
康得復材ES6系列碳纖維部件交付儀式
在ES6碳纖維底盤部件的開發過程中，康得復材聯合康得新歐洲汽車輕量化設計中心、康得新歐洲復合材料研發中心與蔚來汽車填補了國內碳纖維復合材料在汽車輕量化領域應用的多項空白。
康得集團與康得新集團聯合打造的碳纖維輕量化產業平臺已經與近60家主機廠展開交流與合作，為客戶提供了從設計、研發、試制到批產的碳纖維輕量化整體解決方案。已完成了多個車型的引擎蓋、翼子板、行李箱蓋、車門等車身覆蓋件；頂蓋、上邊梁、側邊梁、中通道、白車身、座椅、電池箱、底盤等車身結構件的汽車碳纖維復合材料輕量化項目。項目涉及燃油汽車輕量化部件替代、新能源汽車（包括鋰電池車和氫燃料汽車）的整車輕量化解決方案。
隨著全球能源短缺和環境污染問題日益嚴峻，世界多國將新能源汽車發展上升為國家戰略高度，作為緩解能源壓力、減輕環境污染的重要手段之一。中國作為全球最大的汽車產銷國，比其他任何國家都更為重視汽車的節能減排。
輕量化作為汽車節能減排的主要途徑之一，被納入節能汽車標準體系。
展開 圖13 板簧加質量前后車內1階噪聲對比
2.4 后地板響應分析
運用CAE仿真分析方法，根據內飾車身Catia模型，在Hypermesh 中建立車身仿真模型
[9]，并利用MSC Nastran 后處理模塊分析車身鈑金模態在100 Hz～180 Hz 之間的主要貢獻量。CAE 分析結果顯示100 Hz～180 Hz 主要模態貢獻量為后地板鈑金，均為高階局部模態，受篇幅限制僅給出后地板145 Hz對應的模態，見圖14。
圖14 車身后地板145 Hz模態振型
阻尼片有降低鈑金振動靈敏度和改變鈑金局部模態的優點，且受空間影響較小，本文采用在后地板鈑金上貼阻尼的方法來分析后地板對Moan的影響，阻尼面積大約1.5 m
2，通過實車測試發現車身阻尼僅能降低75 km/h～90 km/h范圍內噪聲聲壓級2 dB(A)～3 dB(A)左右，如圖15所示。
圖15 后地板貼阻尼前后車內1階噪聲對比
本章通過“源頭-傳遞路徑-響應”分析，發現該電驅橋商用車型高速Moan 主要原因是電機軸通過花鍵與減速器一軸匹配后系統動不平衡量偏大，使得電驅橋1 階激勵振動大，并通過板簧路徑傳遞到車身，產生低頻的轟鳴和低頻的地板振動。
3 優化方案研究
對于上述分析結果，常見的優化方案有3種：降低激勵源振動、減小路徑傳遞和降低車身響應
[10]。文中主要傳遞路徑為板簧，通過降低板簧襯套剛度或提升板簧固有頻率可減少板簧路徑傳遞，但這會延長板簧開發周期，增加開發費用，加大可靠性風險，本文不考慮板簧相關優化。降低車身響應的常用方法是在車身地板上貼阻尼片，前文已驗證該方案優化空間有限，性價比太低，因此只能通過降低電驅橋激勵源振動來抑制高速Moan噪聲。
展開 這個零件就是汽車備胎的“家”，后備箱下面放備胎的一塊金屬板，一般叫“后地板”。它很薄，通過周圍的固定點固定在后備箱，備胎就放在金屬板中間的凹槽里。
我們用工程常用的Q235鋼作為它的材料進行仿真，Q235鋼的屈服應力是235兆帕。我們看看這塊板的厚度設計成多少，在備胎的壓力下，它才不會屈服。
仿真所用的計算機配置是： 處理器：i7-12700 2.10GHz，內存：32GB，操作系統：windows 11家庭中文版
仿真所用的軟件工具是智能結構仿真軟件AIFEM。
首先打開軟件，新建工程，導入模型并生成網格
材料庫里選擇鋼材，先設置一個0.3mm的厚度算算受力情況。
新建靜力學分析，設置邊界條件，將后地板周圍固定點位移設置為0，代表與車體固定在一起。
在板上加上自身重力以及備胎的壓力。
設置完成，點擊求解，開始計算。
結構力學計算比流體計算要快很多，大概算了不到1分鐘的時間，結果已經出來了，大家看這是備胎放在上面后，后地板形變的過程，顏色越紅的區域，代表形變量越大，最大形變量約10毫米。我給大家放大20倍，可以更明顯地看到形變效果。
我們看一下它承受的最大應力，是653兆帕，這個應力值已經遠超過了它的屈服應力235兆帕。所以0.3mm這個厚度，是太薄了。
那最直接的改進辦法，就是增加零件厚度。我們增加到0.7mm試試看。
新的結果出來了，最大形變量由剛剛的10毫米降到了2毫米，最大應力是168兆帕，已經小于它的屈服應力235兆帕了，說明這個厚度，是能滿足強度要求的。那么如果比它再薄一點，到多少既能小于屈服應力，又更節省材料呢，大家感興趣的話，可以自己來算算哦。
今天僅是一個靜力學仿真。
展開 機艙前地板(機艙和前地板合稱機艙前地板)
2. 后地板
3. 左右側圍
4. 頂蓋
5. 五門一蓋(4個車門加后背箱門加上機艙蓋)
那么這些部分都是怎么來的呢？答案就是沖壓，汽車制造的第一道工序。
開卷
鋼板從鋼廠出來是卷料，如下圖
第一步就是把這些卷料切割成合適的鋼板。這其中要經過如下幾步：開卷 → 清洗 → 校平 → 切割 等步驟。最后形成可以直接用于沖壓的板材。
② 沖壓
這一步才是沖壓工廠的核心工藝，沖壓車間進去你會看到一排像平房一樣的東西，里面是各個不同的壓機，壓機非常大，模具也很大。不同的車型模具也不相同，如果有需要換模的工藝會非常浪費時間。
我們看一下視頻了解下壓機是怎么工作的吧。
鋼板被自動送入壓機，沖壓完成后會有搬運機器人搬走，最后碼垛，大概如下面這個樣子，圖中所示即為上文說到的側圍件。
最終沖壓車間會沖出組成車體框架的各個部分，這些零散的車體會被運往焊裝車間，經過焊接，拼接成一個完整的白車身。
汽車制造工藝--焊接
最終沖壓車間會沖出組成車體框架的各個部分，這些零散的車體會被運往焊裝車間，經過焊接，拼接成一個完整的白車身。
焊裝車間也是自動化程度最高的車間，幾百臺機器人同時工作，場景很壯觀。焊裝車間都干些什么。下圖是焊裝產線一角。
從沖壓車間出來的是 車門、左右側圍、機艙蓋、前后地板、頂蓋、后背門及各種沖壓小件。那么焊裝車間就是負責把這戲東西焊接在一起，組成車體。除此之外還有涂膠、車門包邊等步驟就不細說了。
從沖壓出來的沖壓件是不能直接用來焊接的，要先經過焊接車間的處理，某些細節部分需要人工焊來完成。所以焊裝車間線體也分為側圍、機艙前地板、后地板、主焊線、補焊線、車裝線。
如下，是車門焊接區。
展開 
后地板的最新內容
工藝關：雙重時效消除“內應力”
毛坯鑄造后，鐵地板要經歷兩次“煎熬”——人工時效處理。在500°C以上的爐子里長時間保溫、緩慢冷卻，將內部殘余應力徹和底釋放。這一步決定了鐵地板十年后依然平整如初，而不是慢慢“彎腰駝背”。
3. 精度關：刮研工藝的“點接觸哲學”
高等級鐵地板的表面并非鏡面光滑，而是由老師傅手工刮出均勻的“接觸點”。
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| 二次灌漿 | 精度達標并鎖緊螺栓后，在地板底部與基礎之間的空隙灌注高強度無收縮灌漿料，從一側緩慢灌注確保填滿。 | 灌漿后需自然養護至少48小時，期間禁止踩踏或承重。 |
| 比較終校驗 | 養護完成后，復檢水平度。有條件可進行載荷測試（如加50%額定載荷靜置24小時），復查變形量應在允許范圍內（如≤0.02mm/m）。
很多用戶反饋，定制后的地板能大幅縮短安裝調試時間，長期用下來效率提升非常明顯。
第四，精度與工藝可按需求把控，適配更高標準。普通試驗臺鐵地板只能滿足常規使用，而檢測、科研試驗、新能源測試等場景，對平面度、平行度、硬度、穩定性要求更高。定制時可以明確材質等級、熱處理工藝、人工刮研精度、表面處理方式，從鑄造到加工全程可控。
三、實操價值驗證
某風電設備企業用普通鐵地板進行40噸設備測試時，振動沖擊導致精度快衰減，測試數據偏差達1.2%；更換QT600材質重型T型槽鐵地板后，連續3000小時高頻振動測試，平面度偏差始終≤0.03mm/m，測試數據重復性達99.5%。某重工企業選用T型槽鐵地板用于60噸工程機械底盤裝配，長期重載下臺面無變形，裝配不好率從8%降至1.1%，顯著提升生產效率。
同樣，在目前流行的一體壓鑄的車身結構中，變厚度的鑄件（如前炮塔，后地板鑄件）往往也需要建立2D的中面網格用于耐久或碰撞分析。
MeshWorks一直以網格變形和網格參數化、概念設計等功能而著稱，但實際上MeshWorks同樣具備非常完備和強大的基礎網格劃分功能。
?MW擁有強大的CAE網格劃分引擎，可以對鑄件、塑料件、鈑金件等部件進行快速的2D及3D網格劃分。
新建靜力學分析，設置邊界條件，將后地板周圍固定點位移設置為0，代表與車體固定在一起。
在板上加上自身重力以及備胎的壓力。
設置完成，點擊求解，開始計算。
結構力學計算比流體計算要快很多，大概算了不到1分鐘的時間，結果已經出來了，大家看這是備胎放在上面后，后地板形變的過程，顏色越紅的區域，代表形變量越大，最大形變量約10毫米。
概 要
1）案例描述
汽車后地板靜力分析，強度校核。
2）幾何
某型汽車后地板如圖，包括周圍一圈紅色焊點區及中間藍色受壓區。
2、H型布局
形狀類似字母H，車身地板線束沿儀表中控臺，一部分通過左右兩側的車身鈑金孔向車頭方向，另一部分沿地板向后給照明等系統供電。
圖：福特蒙迪歐H型布置
優點及局限性：整車線束從前到后有2個通道，因此線束布局比較靈活，線束相對較細，汽車線束的生產制作更加方便。該方案常用于電器功能較多的高端車型。
針對后排噪聲40Hz及80Hz間問題進行仿真模態 數據分析，通過查看模態數據發現，在40Hz附近后背 門存在彈性體模態，在80Hz后地板存在局部模態。依 據模態分析結果確定2種優化方案。
3.4.1后背門添加動力吸振器方案
通過查看模態分析云圖確定吸振器安裝位置，考 慮到整車輕量化問題，原則上吸振器質量≤1kg,基于 噪峰值及后背門模態分析確定吸振器頻率為51Hz。
在對五種不同的表面壓力波動輸入情況進行分析后發現，地板板塊的輸入對車廂的輸入功率起主導作用。其他三種表面輸入情況的輸入功率比地板板塊少約20 dB。進一步分析表明，底盤空間對車廂的輸入功率幾乎沒有影響。這些結果表明，來自車輛外表面的噪聲傳輸主要是通過結構振動路徑實現的。
