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車身是汽車行駛運(yùn)動(dòng)過程中的主要承載體。車身由大量的部件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作條件也十分復(fù)雜。主要的工作載荷包括：驅(qū)動(dòng)慣性力，制動(dòng)慣性力，轉(zhuǎn)向慣性力，不平路面激勵(lì)力和動(dòng)力結(jié)構(gòu)載荷等等。如果車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中剛度設(shè)計(jì)不足，則車身的振動(dòng)頻率會(huì)引起結(jié)構(gòu)共振，進(jìn)而引起結(jié)構(gòu)連接的強(qiáng)度失效（產(chǎn)生塑性變形），進(jìn)而導(dǎo)致車門、窗框、背門框等變形過大。最終導(dǎo)致車門卡死、玻璃破碎、密封失效、漏氣漏水等問題。

04 最 后 通過上述，我們對(duì)于這5款車身的材料、結(jié)構(gòu)、連接工藝有了初步了解，但是根據(jù)目前白車身的發(fā)展，鋼鋁混合更加是目前一個(gè)趨勢(shì)，具有利于量產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)輕量化與成本的均衡。而隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，相信鋼鋁車身的結(jié)構(gòu)會(huì)更加成熟。

對(duì)于車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性（振動(dòng)傳遞函數(shù)）的研究，一般是通過試驗(yàn)手段或者有限元仿真方法。但試驗(yàn)的方法無論在時(shí)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(jì)算車身結(jié)構(gòu)的振動(dòng)傳遞函數(shù)，例如使用MSC Nastran進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算和預(yù)測(cè)，可以降低時(shí)間和試驗(yàn)投入成本。

Odyssee軟件能夠根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果或有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行模型的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，來預(yù)測(cè)車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性，從而進(jìn)一步縮短仿真時(shí)間，并可用于研究設(shè)計(jì)參數(shù)靈敏度以及參數(shù)的優(yōu)化。 在新的車身結(jié)構(gòu)開發(fā)初期，設(shè)計(jì)工程師需要盡快知道當(dāng)前設(shè)計(jì)車身結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。使用傳統(tǒng)有限元方法進(jìn)行求解，面臨網(wǎng)格剖分、邊界條件設(shè)置、模型裝配、求解計(jì)算等一系列的工作，幾輪迭代下來也需要幾天的時(shí)間。

工藝定型、結(jié)構(gòu)鎖定，鉗工即使使出九牛二虎之力，耗費(fèi)扭轉(zhuǎn)乾坤之神，改進(jìn)改善也泛善可陳。正側(cè)交刀結(jié)構(gòu)分析車身覆蓋件是復(fù)雜的三維曲面結(jié)構(gòu)，許多產(chǎn)品修邊時(shí)不可能四周全部一次正修。為規(guī)避鈍口和銳口，就需要采用側(cè)修，圖2 為某發(fā)罩外板正側(cè)交刀下模結(jié)構(gòu)。如果維持現(xiàn)狀，則模具不可順利交付。如果交付，一定是讓步接收。最痛苦的將是沖壓件永遠(yuǎn)帶毛刺。

2 計(jì)算分析2.1 計(jì)算模型本文采用 HyperMesh 軟件建立某商用車白車身三維數(shù)據(jù)的有限元分析模型，對(duì)整體性能影響很小的車身細(xì)微結(jié)構(gòu)特征適當(dāng)簡(jiǎn)化，然后通過焊點(diǎn)把各部件連接，白車身沖壓件為薄壁金屬件，用殼單元模擬，點(diǎn)焊采用 RBE2 單元模擬，焊道結(jié)構(gòu)采用 Solid 實(shí)體單元模擬[4]，部件之間的連接關(guān)系模擬實(shí)際車身結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行模態(tài)分析時(shí)，不考慮結(jié)構(gòu)中焊點(diǎn)失效，認(rèn)為焊點(diǎn)連接是可靠的

圖 1 由于線框結(jié)構(gòu)與詳細(xì)的車身結(jié)構(gòu)性能差別較大，甚至 在某些時(shí)候反映的性能趨勢(shì)與詳細(xì)車身結(jié)構(gòu)相反，因此工 程師借助線框結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出的車身詳細(xì)數(shù)模不可避免地存 在諸多缺陷；此外，從線框結(jié)構(gòu)開始到建立完詳細(xì)的鈑金 結(jié)構(gòu)數(shù)模，耗時(shí)較長，這一定程度上影響了后續(xù)開發(fā)的時(shí)間。綜上所述，現(xiàn)有的車身結(jié)構(gòu)開發(fā)流程有諸多缺陷。

演示如下：只需白車身的截面信息： 創(chuàng)建的白車身結(jié)構(gòu)如下：生成的梁局部細(xì)節(jié)如下：步驟視頻如下，如此簡(jiǎn)單！ 整個(gè)白車身創(chuàng)建過程在幾天內(nèi)完成，創(chuàng)建后可以方便的應(yīng)用MeshWorks的參數(shù)化功能對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化調(diào)整，也可以用MW強(qiáng)大的網(wǎng)格變形功能做方案迭代。

生成結(jié)構(gòu)時(shí)，結(jié)構(gòu)上有一定的節(jié)點(diǎn)（用于表示結(jié)構(gòu)）順序，因此在測(cè)量時(shí)，注意測(cè)點(diǎn)號(hào)與這些節(jié)點(diǎn)的順序一致，那么在施加約束時(shí)可以批處理。圖 3?2白車身線面幾何模型示意圖 3.3 支撐方式的選擇為了能夠真實(shí)的測(cè)量出實(shí)際結(jié)構(gòu)輸入和輸出特性的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，白車身支承方式的選擇是非常重要的一點(diǎn)。

車身輕量化通過降低車身的質(zhì)量達(dá)到降低能源消耗和降低產(chǎn)生污染物的目的，輕量化研究方向主要圍繞輕質(zhì)材料、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造技術(shù)、鋁合金和高強(qiáng)度鋼以及塑料應(yīng)用進(jìn)行展開。王童等通過建立城市客車車身模型，對(duì)其進(jìn)行多工況分析以及多方向結(jié)構(gòu)優(yōu)化達(dá)到輕量化的目的。韋學(xué)軍等基于碰撞角度，從碰撞結(jié)果對(duì)車身結(jié)構(gòu)進(jìn)行輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化，這樣既得到了安全性，又達(dá)到了輕量化目的。

在沖壓件量產(chǎn)后，模具結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定下來，要提高單車材料利用率，只能通過減少材料下料尺寸的方式，但提高的幅度有限。要降低車身材料的使用，應(yīng)在汽車模具設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，對(duì)材料的利用率進(jìn)行嚴(yán)格要求，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)工藝及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和改進(jìn)，來提高材料利用率。因此，沖壓SE在汽車車身開發(fā)中的有效運(yùn)用可提高材料的利用率。

用戶可以使用PreonLab的力傳感器測(cè)量車身各個(gè)位置的應(yīng)力和扭矩。通過分析車身在整個(gè)工藝過程中的受力，可以幫助電泳涂裝工藝工程師和車輛結(jié)構(gòu)工程師優(yōu)化工藝過程和車身結(jié)構(gòu)。此外，計(jì)算的結(jié)果也可以很方便的作為邊界條件導(dǎo)入到其他軟件。

A.緊急制動(dòng)工況在緊急制動(dòng)情況下，根據(jù)行駛規(guī)定，卡車車身結(jié)構(gòu)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(dòng)加速度0.7g。約束方式與水平彎曲工況一致。經(jīng)有限元分析計(jì)算，應(yīng)力云圖如圖4示。

Model Y車身的輪拱內(nèi)側(cè)以及車身橫梁的蜂窩狀結(jié)構(gòu)與凱迪拉克的CT6車身上蜂窩結(jié)構(gòu)很相似，應(yīng)該為鑄造工藝。 當(dāng)有了大型鑄造機(jī)時(shí)，車身零部件將更為減少。車身框架通過這臺(tái)巨大的鑄造機(jī)可以直接整體成型，達(dá)到“70合1”的效果（特斯拉技術(shù)宣傳）。車身制造工藝轉(zhuǎn)為鑄件設(shè)計(jì)后，將大幅縮減組裝機(jī)器人的設(shè)計(jì)和支出，這樣一來，就可以更快地進(jìn)行批量的自動(dòng)化生產(chǎn)。

“白車身”是汽車設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造過程中的概念，是完成焊接但未涂裝之前的車身，不包括四門兩蓋等運(yùn)動(dòng)件。即車輛的鋼鐵或鋁合金骨架結(jié)構(gòu)，它構(gòu)成了整個(gè)車輛的骨架框架，為車輛提供了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和支撐。這種未經(jīng)裝飾的車身結(jié)構(gòu)通常呈現(xiàn)出金屬原色，因此被稱為“白車身”。 BIW是汽車制造的關(guān)鍵組成部分，負(fù)責(zé)支持引擎、底盤、懸掛系統(tǒng)、車身外殼以及內(nèi)部組件，同時(shí)也影響了車輛的性能、安全性和駕駛體驗(yàn)。

在維持汽車重要區(qū)域原結(jié)構(gòu)、車身模態(tài)和剛度性能等基本不變的基礎(chǔ)上，對(duì)于其他部位進(jìn)行優(yōu)化從而達(dá)到輕量化、新型材料應(yīng)用等。基于CAE分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)也常用于新車型的開發(fā)。近年來，隨著對(duì)汽車本身的安全性要求不斷攀升，對(duì)汽車車身結(jié)構(gòu)安全部件材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)就顯得異常重要！針對(duì)此材料和厚度的交互性問題，推出其匹配優(yōu)化的設(shè)計(jì)方式。首先主要通過傳力路徑和能量分析的方式初步選取相應(yīng)設(shè)計(jì)部件。

2.仿真優(yōu)化方法理論 2.1傳遞路徑技術(shù)理論 圖1 發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)結(jié)構(gòu)噪聲模型 發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)結(jié)構(gòu)噪聲模型簡(jiǎn)化如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒爆發(fā)力引起整機(jī)振動(dòng)，經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)懸置系統(tǒng)隔振后，對(duì)車身產(chǎn)生激勵(lì)力。激勵(lì)力經(jīng)車身進(jìn)行傳遞，經(jīng)過放大或衰減作用后產(chǎn)生響應(yīng)，通過人的觸覺或聽覺感受到發(fā)動(dòng)機(jī)激勵(lì)所引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)和噪聲。

圖1是一體式門環(huán)結(jié)構(gòu)在汽車車身側(cè)圍系統(tǒng)中的位置示意圖。圖 1 一體式門環(huán)結(jié)構(gòu)在汽車車身側(cè)圍系統(tǒng)中的位置(藍(lán)色區(qū)域)一體式門環(huán)行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀 一體式門環(huán)屬于汽車車身制造最困難的零部件之一，2014年本田謳歌MDX車型采用了世界上第一個(gè)熱成形激光拼焊一體式門環(huán)結(jié)構(gòu)，這也是世界上第一款量產(chǎn)熱成形激光拼焊一體式門環(huán)。

海克斯康新能源汽車車身、底盤解決方案包含車輛的結(jié)構(gòu)線性、非線性分析，零部件、整車NVH分析，涵蓋車身、底盤、整車結(jié)構(gòu)開發(fā)流程。

而在一階彎曲模態(tài)中，車身像一個(gè)彈性梁一樣，從一端到另一端呈現(xiàn)出單一的彎曲形狀，沒有反方向彎曲的區(qū)域，整體彎曲如同一個(gè)最簡(jiǎn)單的弧線。2. 二階模態(tài)振型二階模態(tài)相較于一階模態(tài)來說，更加復(fù)雜。它涉及到更高層次的結(jié)構(gòu)振動(dòng)，其特征是在結(jié)構(gòu)的振型中至少存在一個(gè)節(jié)點(diǎn)。在二階扭轉(zhuǎn)模態(tài)中，白車身的振型會(huì)在至少一個(gè)軸線上展現(xiàn)出相反方向的扭轉(zhuǎn)，形成一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)。