白车身结构强度分析报告

编号：**********白车身结构强度分析报告项目名称：编制：日期：校对：日期：审核：日期：批准：日期：xx汽车有限公司2013年04月目录1.分析目的.................................................................12.使用软件说明.............................................................13.模型建立.................................................................14边界条件.................................................................35.分析结果.................................................................36.结论...................................................................21白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第1页共21页1.分析目的白车身结构的静强度不足则会引起构件在使用过程中出现失效。本报告采用有限元方法对**白车身分别进行了满载、1g制动、0.8g转弯、右前轮抬高150mm、左后轮抬高150mm、右前轮左后轮同时抬高150mm,6种工况的强度分析，观察整车受力状况，找出高应力区，考察其零部件的强度是否满足要求，定性地评价**白车身的结构设计，并提出相应建议。2.使用软件说明本次分析采用HyperMesh作前处理，Altairoptistruct求解。HyperMesh是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能；AltairOptistruct是一个综和隐式和显示求解器与一体的大规模有限元计算软件，几乎所有的线性和非线性问题都可以通过其进行求解。通过AltairOptistruct可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的内存分配技术，具有很高的计算精度和效率。3.模型建立对车身设计部门提供的**白车身CAD模型进行有限单元离散，CAD模型以及有限元模型如图3.1所示。白车身所有零部件均采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模拟，少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要，网格描述见表3.1。图3.1**白车身CAD以及有限元模型表3.1网格描述单元类型四边形单元三角形单元单元数目46970015543三角形单元比例3.4%焊接模拟Rbe单元及实体单元涂胶模拟实体单元单元质量良好强度分析模型质量按整车满载质量计算，其中的白车身附加质量（见表3.2）用质量白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第2页共21页点单元CONM2单元模拟。发动机和变速箱、油箱、备胎、冷凝器、前门总成、滑移门总成、后背门总成、发动机罩总成、前排座椅及乘员等使用RBE刚性单元加载到相应总成的安装处。由于额定载货质心的不可确定性，无法给定具体质心位置，因此本次分析在经验基础上确定质心位置，并将额定载货分布于后地板多处主要受力点处进行模拟。具体质量点分布情况可参考图3.2。表3.2**白车身附加质量及质心序号部件质心坐标（X，Y，Z），mm质量，kg1发动机和变速箱1036.0，-24.0，187.71302燃油箱1958.9，258.4，54.0343备胎3525.8，94.8，22.2124散热器-64.2，0.70，350.42.55蓄电池1061.903,-456.199,270.094106前门总成813，±731，671.323/237中门总成1763.3，±733.8，649.725/258后背门总成3627.1,0,918.7279发动机罩总成-66.9，0，7876.510主、副驾驶座椅及乘员1195,-295/320,61687.5/87.511二排座椅及乘员质量、质心2048.457，-166.498，589.90816412三排座椅及乘员质量、质心2896.054，0，617.01224313仪表台质量、质心475.8，13.3，813.8514行李3341.6，0，42122515白车身质量1769.404,-0.7,552.97530916整车满载状态质量参数1858.4，-3.7，497.81810图3.2**白车身附加质量分布白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第3页共21页4边界条件以满载状态下计算车身在以下工况下的强度应力。计算工况包括满载工况（工况1）、制动工况（工况2）、转弯工况（工况3）、右前轮抬高150mm工况（工况4）、左后轮抬高150mm工况（工况5）、右前轮左后轮同时抬高150mm（工况6）。载荷如表4.1所示。表4.1**白车身强度分析工况载荷工况载荷（加速度）满载-Z向1g满载制动-X向1g；-Z向1g满载转向-Y向0.8g；-Z向1g满载右前轮抬高150mm-Z向1g满载左后轮抬高150mm-Z向1g满载右前轮左后轮同时抬高150mm-Z向1g满载5.分析结果5.1满载工况：满载工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。车身应力云图白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第4页共21页**前轮壳和前地板**后轮罩白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第5页共21页**顶盖和后背门框**后地板**横梁白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第6页共21页**纵梁5.2制动工况1g制动工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。车身受力云图白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第7页共21页**前轮壳和前地板白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第8页共21页**后轮罩**顶盖和后背门框**后地板白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第9页共21页**横梁**纵梁5.3转弯工况0.8g转弯工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。车身受力云图白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第10页共21页**前轮壳和前地板**后轮罩白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第11页共21页**顶盖和后背门框**后地板**横梁白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第12页共21页**纵梁5.4右前轮抬高150mm右前轮抬高150mm工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。车身受力云图白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第13页共21页**前轮壳和前地板**后轮罩**顶盖和后背门框白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第14页共21页**后地板**横梁**纵梁白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第15页共21页5.5左后轮抬高150mm左后轮抬高150mm工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。车身受力云图**前轮壳和前地板白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第16页共21页**后轮罩**顶盖和后背门框**后地板白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第17页共21页**横梁**纵梁5.6右前轮左后轮同时抬高150mm右前轮左后轮同时抬高150mm工况下，车身和主要零部件应力云图如下所示。车身受力云图白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第18页共21页**前轮壳和前地板**后轮罩白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第19页共21页**顶盖和后背门框**后地板**横梁白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第20页共21页**纵梁通过以上6中工况的计算，综合**所用材料的屈服强度值(见表5.1)，下面列出各种工况下主要零部件的应力值，见表5.2。表5.1**车身所用部分材料及其强度参数材料名称屈服强度(MPa)抗拉强度(MPa)DC01130-260≥270DC03120-240≥270DC04140-210≥270DC06100-180≥25008F17529520245410表5.2主要零部件的应力值及其安全系数统计表零件名满载工况制动工况转弯工况右前轮抬高150mm左后轮抬高150mm右前轮左后轮同时抬高150mm前轮壳48.77201.3151.0384.3300.0275.8后轮罩24.2530.3742.7138.6657.3266.07顶盖37.4941.20125.2133.6289.3302.1后地板186.1350.2307.7188.7204.3201.0横梁112.6211.8173.4113.3113.5112.3纵梁81.9179.8799.19105.4138.8119.3白车身结构强度分析报告xx汽车有限公司第21页共21页6.结论①六个典型工况下，白车身绝大部分零部件应力较小；②一些部件出现应力集中区域，分析结果显示超过材料的屈服极限；③前轮壳高应力集中区域为前轮壳与前地板连接处附近区域，可以考虑对此附近区域进行加强；④后地板高应力集中区域为座椅安装点附近区域，由于座椅及人采用集中质量单元，并用rbe3单元加载的方法模拟，此处存在模拟不精确产生的虚假应力集中现象；⑤制动、转向均按路面最大附着系数0.8计算（参见《汽车理论》），在实际汽车行驶中几乎不会出现这些工况，所以在汽车实际运行时，其强度安全系数会高于仿真分析的安全系数。