汽车车身轻量化设计方法探析

车身轻量化是当前汽车车身设计与发展的必然趋势,先进技术为车身轻量化提供了可能。然而,轻量化设计必须全面考虑汽车车身材质、汽车车身的灵敏性和汽车车身的碰撞安全性。因此,轻量化设计成为当前汽车车身设计的重要研究内容。研究汽车车身轻量化设计方法不仅能够促进汽车车身轻量化的发展,而且对汽车制造业的进步意义深刻。为此,本文从汽车车身轻量化设计的基本方法入手,探索了汽车车身轻量化设计有限单元建模及基本性能,并从灵敏度、高强度钢材、碰撞安全性这三个方面探索了车身轻量化设计的具体方法。     

基于自适应响应面法的白车身结构轻量化设计

白车身是汽车的重要组成部分,许多汽车制造业已经把白车身轻量化设计作为重要研究方向之一。如果能对白车身进行轻量化设计,就能达到节能减排的目的。以某白车身为研究对象,基于自适应响应面方法对白车身模型进行优化求解。首先利用有限元法获得白车身的模态、刚度和强度,并通过模态和刚度的灵敏度分析筛选15个钣金件作为变量;利用田口实验进行15因子3水平实验设计,根据田口实验数据创建响应面;然后使用最小二乘回归和移动最小二乘法进行响应面拟合,基于自适应响应面方法对其进行优化求解,并进行仿真实验对比。结果表明,使用本文方法可以将白车身质量减重18.924 kg,减重了4.736 9%,并且利用此方法进行的轻量化设计使得白车身的3个静强度工况的最大应力均有所下降,并在满足刚度和强度条件下,实现了白车身轻量化要求。     

某轿车白车身的轻量化设计研究

文章建立了某轿车的白车身有限元分析模型,并根据白车身连接点刚度灵敏度分析,确定了白车身轻量化设计的设计变量;根据白车身自由模态分析,确定了轻量化设计的约束条件,从而建立了白车身轻量化设计的数学模型,通过轻量化设计给出了白车身的优化设计方案.     

基于单位质量刚度的白车身轻量化研究

在白车身早期设计中,可通过优化各零部件的厚度和形状,达到汽车轻量化的目的．作为白车身重要的性能指标,弯曲刚度、扭转刚度、一阶弯曲模态、一阶扭转模态通常作为早期设计的优化目标,然而这些性能不能量化变量对轻量化的影响,通过将这些性能指标与质量有机结合,提出了可以综合考虑车身各项性能的单位质量刚度（白车身单位质量上的刚度）概念,以用于量化白车身轻量化的程度．将这些单位质量刚度作为目标值,进行灵敏度分析,通过量化各变量对轻量化的影响,选出有利于轻量化的变量,并基于NSGA—II算法,对白车身轻量化进行多目标优化．     

乘用车车身结构轻量化设计影响因素研究

轻量化是实现汽车节能减排的重要途径,已成为汽车行业重要技术发展方向.本文从车身结构的持续优化调整、车身部件的改良、车体结构技术三方面,建立了车身轻量化设计体系流程,并开发了CAE仿真和试验测试相结合的轻量化节油效果和碰撞安全性验证方法.结果表明,基于某乘用车实现了车身减重53.44 kg,NEDC工况冷机节油1％、热机节油1.22％,同时实现C-NCAP正面碰撞15.6分、偏置碰撞16.74分,满足五星安全标准.     

面向车身结构轻量化设计的水平集拓扑优化

提出了一种基于水平集拓扑优化的车身结构轻量化研究方法,该方法非常适合于处理车身结构设计中大量存在的多孔连续性结构体的拓扑优化.运用构造的基于水平集的数值方法,对车身近似二维的典型结构件发动机罩内板进行拓扑优化.结果表明,基于水平集的拓扑优化方法应用于车身结构轻量化研究是可行和有效的.     

基于HyperWorks的某轿车白车身刚度分析及优化

本文以某轿车白车身为研究对象,使用有限元分析软件HyperWorks建立其有限元模型,再对白车身的扭转工况和弯曲工况进行分析,并根据评价指标对该白车身的刚度进行分析评价,得出该轿车白车身的扭转刚度满足国外轿车较高设计要求,但弯曲刚度偏低。然后对白车身进行尺寸优化,优化后虽然扭转刚度有些减小,但增加了弯曲刚度,减小了白车身质量,达到了在白车身轻量化同时尽量少牺牲白车身刚度的目标。     

浅谈奥迪铝车身技术

随着汽车技术的发展,人们对于汽车的安全性、操纵性要求不断提高,车身重量也随之不断增长。为了打破这种上升趋势,提高汽车的安全性、舒适性和燃油经济性,对车身轻量化的研究尤为重要,本文以奥迪铝车身为例,对铝车身发展、铝车身结构、铝车身材料进行研究分析,提出铝车身的发展趋势既要轻更要强。     

客车车身骨架有限元建模及优化

文章对某全承载式客车车身骨架进行了参数化建模,进行了静态响应分析,并对该车身进行了静、动态电测试验;在车身骨架模态分析的基础上,提出结构轻量化方案;试验表明,轻量化后的车身刚度以及骨架应力分布均满足要求.     

面向轻量化的车身高强度钢覆盖件刚度仿真

基于壳体有限元理论,在满足车身设计规范前提下,进行车身外覆盖件轻量化定量仿真研究.以发动机罩板为对象,根据车身结构安全性能要求,建立抗弯和抗扭刚度仿真模型.以ST14传统钢板材料仿真结果为比较基准,进行以BH340高强度烘烤硬化钢板为替代材料的发动机罩板轻量化开发.结果表明:在满足车身刚度设计规范前提下,该方案能实现发动机罩板减重14.28%,满足轻量化设计要求.     

金属材料在白车身上的应用与发展

随着经济社会的发展，人们对汽车安全和生态环境问题越来越关注。研究表明。车重每降低10％，燃油效率可提高68％，从而汽车的温室气体排放量就会显著减小。、而白车身约占汽车总质量的30％，可见减轻车身质量对汽车轻量化具有非常积极的意义。因此，当代汽车白车身材料当以安全性和轻量化为基本出发点。本文对传统汽车白车身材料和一些有创新性的新式白车身材料进行了简单介绍，以期为汽车车身材料研究人员提供参考和借鉴。     

基于灵敏度分析的某纯电动车白车身轻量化研究

纯电动汽车迎来快速发展时期,但限于电池包的质量,电动汽车续航里程的提升存在一定限制.文中以某纯电动汽车白车身为研究对象,建立了基于刚度和模态的灵敏度仿真分析模型,以白车身质量最小为目标,通过计算获得了设计变量对于目标的灵敏度值.基于灵敏度分析结果,结合工程经验,制定出合理的车身轻量化方案,在性能不明显降低的基础上实现白车身减重6.2 kg,为开发过程中进行纯电动汽车车身轻量化提供参考.     

多学科与多材料匹配的客车车身轻量化优化设计

提出基于多材料匹配与模块化设计的客车车身轻量化设计方法.基于车身轻量化设计的多学科特性,结合Kriging近似技术与协同优化设计方法,建立基于侧翻安全性、顶部抗压学科的客车车身多学科优化设计模型,并采用遗传算法进行多学科数值寻优.优化结果表明:基于灵敏度分析的模块化设计能较好地降低车身设计维度,并获得具有较好力学性能的多材料匹配客车车身;多材料车身不仅改善车身的安全特性,而且提高车身顶部的抗压强度,并较好地达到轻量化设计的要求.     

大客车车身骨架轻量化改进设计

通过对大客车车身的有限元分析，获得车身强度分布状况，在此基础上进行车身骨架的轻量化改进设计．针对ANSYS交互界面好的特点，采用正交法和交互调整相结合的方法进行计算．对一些强度、刚度影响小的构件，直接进行改进，而一些重要构件则安排正交计算，进行不同工况水平下的多次计算，从中寻求轻量化设计方案．计算结果表明，这种方法切实可行，具有明显效果，为大客车的车身骨架提出一个切实可行的轻量化改进方法．     

灵敏度分析的客车车身模块重构与结构轻量化优化设计

提出基于灵敏度分析的车身模块重构设计,结合结构优化方法开展客车车身的轻量化设计.通过车身模块化减少灵敏度分析时的设计维度,并基于各子块厚度对车身扭转刚度的灵敏度系数进行车身的模块重构和结构优化.通过对比优化前后整车的强度,验证该方法对客车车身轻量化设计的可行性.结果表明:该方法使客车车身的质量降低了460 kg,最大应力减少了14.26%,且降低了车身结构优化设计的复杂度.     

基于多目标的纯电汽车全铝车身轻量化设计

为了提高全铝车身整体轻量化水平,提高纯电汽车续航里程,在汽车概念设计阶段引入轻量化开发理念。首先利用SFE参数化建模软件,建立全铝车身的参数化模型;进一步结合车身灵敏度分析及Isight集成优化技术找出对刚度、模态、安全等性能目标参数影响明显的零部件,确定各零部件对性能的敏感程度,再进行多学科优化分析。结果表明：通过优化分析,白车身质量减轻5.3 kg,整体性能水平满足设计要求,达到轻量化目标。     

客车车身骨架有限元建模及优化

文章对某全承载式客车车身骨架进行了参数化建模和静态响应分析,并对该车身进行了静、动态电测试验;在车身骨架模态分析的基础上,提出结构轻量化方案。     

隐式参数化白车身多目标协同优化设计

利用参数化建模软件SFE-CONCEPT建立了某轿车白车身的参数化模型,用仿真方法分析了白车身的静态弯扭刚度、主要低阶模态频率并与试验对比,再将白车身与动力总成、底盘连接后,对整车正碰性能进行仿真分析,并与试验对比,验证了所建参数化白车身的有效性.由于安全性分析属于非线性分析,传统优化方法通常需要人工介入,无法实现优化流程的全自动化.通过编写批处理文件,提取安全性能指标,实现白车身结构轻量化优化流程的自动化.白车身结构轻量化优化后弯曲刚度提升0.15%,扭转刚度降低0.03%,一阶扭转模态频率提高1.30%,一阶弯曲模态频率提高0.09%,碰撞安全性能基本不变的情况下,白车身质量降低24.17kg,减重率高达7.42%,取得了显著的轻量化效果.      

CFRP在商用车白车身驾驶室中的轻量化研究

通过实验与仿真建立了CFRP复合材料的本构模型.对某商用车白车身驾驶室进行静刚度和动态力学分析,在满足驾驶室车身刚度要求的条件下,选取CFRP复合材料对驾驶室模型进行材料代替,设计了钢/CFRP混合材料结构的驾驶室模型,并以通用有限元软件nastran对其求解.仿真结果表明,轻量化后的驾驶室模型的刚度基本保持不变,一阶扭转频率提升了27.3%,同时白车身驾驶室整体质量下降37.9 kg,降幅达到11.3%,轻量化效果显著,CFRP复合材料在汽车轻量化领域具有广阔的发展前景.     

玻璃钢轿车车身结构的相似性研究

用相似性方法对玻璃钢轿车车身与钢质车身进行了对比分析,提出为满足车身的强度和刚度要求,达到轻量化结构的目的,应采用高强度钢板梁和玻璃钢薄板组成的复合结构。