汽車車身設(shè)計-第三章課件

第三章、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ团c力學(xué)模型提綱第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷第二節(jié)第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵弧④嚿斫Y(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求白車身（BIW-Body

In

White）概念：指已經(jīng)裝焊好的白皮車身；主要包括車身結(jié)構(gòu)焊接總成和車身閉合件（Closure，車門、發(fā)動機(jī)罩、行李箱蓋等）焊接總成，不包括車身附屬設(shè)備和裝飾件白車身（BIW-Body

In

White）功能對汽車部件起支撐、連接作用搭載乘員、貨物為乘員提供良好的駕乘空間和安全保護(hù)白車身的設(shè)計要求基本功能要求安裝、固定、連接、密封等車身結(jié)構(gòu)的性能要求靜剛度：扭轉(zhuǎn)和彎曲靜強(qiáng)度：大的外覆蓋件、結(jié)構(gòu)件NVH（振動噪聲，剛度、模態(tài)，動力學(xué)響應(yīng)）疲勞和耐久性理想的碰撞特性安全區(qū)、緩沖吸能區(qū)、低速碰撞區(qū)載荷分流二次碰撞緩沖行人保護(hù)白車身的設(shè)計要求輕量化和低成本結(jié)構(gòu)輕量化輕質(zhì)材料高強(qiáng)度材料遵循總布置尺寸約束基于平臺的系列設(shè)計模塊化、通用化、平臺化滿足車身制造要求質(zhì)量和可靠性加工（工藝）、裝配承載系統(tǒng)車身（或車架）與汽車的車輪、懸架系統(tǒng)構(gòu)成汽車的行駛系統(tǒng)，是汽車行駛時的主要承載部件，承擔(dān)著全部載荷，包括由發(fā)動機(jī)、傳動系及懸架系統(tǒng)傳來的載荷及各種路面工況下的作用力和力矩。因此將車身和車架稱為承載系統(tǒng)車身按承載型式不同分為：非承載式承載式第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/207（一）非承載式車身第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷1-散熱器支架2-前翼子板3-前蓋（發(fā)動機(jī)罩）4-合頁5-導(dǎo)風(fēng)板6-前圍板7-前輪罩（擋泥板）8-前蓋鎖支架9-前圍板10-前立柱（A柱）11-導(dǎo)風(fēng)板12-頂蓋13-上后隔板14-側(cè)圍15-中地板16-中柱（B柱）17-外門檻18-前地板19-外側(cè)導(dǎo)風(fēng)板20-車架邊梁21-抗扭盒

2023/7/208非承載式車身特點(diǎn)帶有獨(dú)立完整車架動力總成、懸架和轉(zhuǎn)向系等均安裝于車架；車身通過橡膠墊或懸置用螺栓與車架連接。載荷主要由車架承擔(dān)承載的多少只是相對車架而言，實(shí)際上車身除了承受室內(nèi)的裝載外，還在一定程度上承受著由于車架變形或振動所引起的載荷多用于有較寬松空間的高級轎車上第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/209非承載式車身優(yōu)點(diǎn)車身與車架彈性連接，乘坐舒適性好裝配方便，便于車身的改型，例如：Ford

T型車的平臺非承載式車身缺點(diǎn)尺寸、重量大，整車油耗高第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2010典型結(jié)構(gòu)分析-車架大多由閉式箱形梁組成，板厚2mm~3mm，具有抗彎曲剛度和較高的抗扭剛度正碰時，能量首先由車架承受；通過有目的的由前向后以車身橫斷面分級，將碰撞能量可以傳遞到指定區(qū)域側(cè)碰時，撞點(diǎn)位置往往在門檻梁的上部（車門和門柱），只有一部分能量由車身門檻傳到車架第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2011典型結(jié)構(gòu)分析-周邊式車架前、后兩段的寬度收縮，中段加寬；前、后狹窄段通過“抗扭盒”與中段縱梁焊接相連，形成一種曲柄式結(jié)構(gòu)，在汽車正面碰撞時可吸收部分能量車架中段寬度接近于車身地板寬度，從而提高了整車的橫向穩(wěn)定性，并便于車身室內(nèi)地板布置第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2012非承載式車身應(yīng)用少數(shù)轎車（例如：可加長轎車）大多數(shù)貨車駕駛室為非承載結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)大客車仍為非承載式第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2013（二）承載式車身將車架作用融入車身，又稱整體式車身車身承擔(dān)承載系統(tǒng)的全部功能，發(fā)動機(jī)和行駛系的支點(diǎn)都在車身上第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2014（二）承載式車身世界第一款承載式車身Austin

A30第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷主要部分板厚0.914mm前后懸架支點(diǎn)部分板厚1.299、1.626、2.032mm2023/7/2015（二）承載式車身為防止振動直接傳入車身，經(jīng)常將發(fā)動機(jī)和行駛系通過副車架與車身底架連接副車架與車身底架縱梁之間設(shè)有橡膠墊，以減弱發(fā)動機(jī)和懸架的振動對車身的影響可將動力總成和懸架等與副車架形成一個組裝部件（模塊化），對生產(chǎn)和使用都帶來方便第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2016（二）承載式車身優(yōu)點(diǎn)是空間框架結(jié)構(gòu)，充分利用車身承擔(dān)載荷整體剛度大，重量輕，整車高度低生產(chǎn)效率高，是現(xiàn)在轎車中常見的結(jié)構(gòu)第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2017第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷（二）承載式車身例2023/7/2018（二）承載式車身例第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2019（一）典型路況下車身所受載荷整車和車身參考坐標(biāo)系就懸掛質(zhì)量系統(tǒng)（車身、車架）而言，取通過其質(zhì)心的坐標(biāo)系xyz，如果將系統(tǒng)視為剛體，則它在懸架系統(tǒng)上有六個自由度第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2020（一）典型路況下車身所受載荷汽車行駛時，一般作用在車身上的力為第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2021（一）典型路況下車身所受載荷動荷系數(shù)主要決定于三個因素：道路條件（顛簸程度，不平度及其空間分布，附著系數(shù)）汽車行駛狀況（車速、加速度，以及制動、加速等工況）汽車的結(jié)構(gòu)參數(shù)（如懸架彈性元件的剛度，輪胎剛度，整車質(zhì)量分布、軸距等）上述因素很復(fù)雜，動荷系數(shù)難以用數(shù)學(xué)分析法確定。往往分別對某些簡單的路況進(jìn)行研究，動荷系數(shù)則取一些理論研究與試驗修正相結(jié)合的半經(jīng)驗數(shù)值第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2022（一）典型路況下車身所受載荷典型路況路段Ι由n個高度為h的對稱不平度組成，產(chǎn)生對稱于汽車縱向?qū)ΨQ面的垂直力Fzs路段Ⅱ具有半徑為r的垂直方向的曲率，所產(chǎn)生的加速度與速度平方成正比，與曲率半徑成反比第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2023（一）典型路況下車身所受載荷典型路況路段Ⅲ具有高度為hn的非對稱不平度，使左右車輪垂直加速度不同路段Ⅳ具有高度為hp的障礙物，使汽車產(chǎn)生垂直加速度和縱向力Fx；汽車制動時也存在Fx方向的制動力第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2024（一）典型路況下車身所受載荷典型路況路段Ⅴ具有半徑為ρ的水平曲率，汽車質(zhì)量由于慣性離心力產(chǎn)生側(cè)向加速度和側(cè)向力Fy。路段一定，加速度大小主要取決于行駛速度第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/20251．影響車身強(qiáng)度的基本載荷—對稱垂直載荷當(dāng)汽車行駛在Ⅰ和Ⅱ路段上，假設(shè)汽車結(jié)構(gòu)左右對稱，則承載系統(tǒng)將經(jīng)受與汽車縱向軸線相對稱的垂直作用力Fzs

，是汽車正常行駛情況下的主要動載荷成分第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/20261．影響車身強(qiáng)度的基本載荷—對稱垂直載荷第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/20272．影響車身強(qiáng)度的基本載荷—非對稱垂直載荷左右車輪接地點(diǎn)出現(xiàn)高度差hn，則承載系統(tǒng)上將作用有非對稱于汽車縱軸線的垂直載荷載荷可分解為對稱垂直作用力Fzn和反對稱于汽車縱軸的垂直載荷，形成車身繞x軸的轉(zhuǎn)矩Tx第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/20282．影響車身強(qiáng)度的基本載荷—非對稱垂直載荷第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2029實(shí)際汽車行駛時，承載系統(tǒng)在六個自由度方向運(yùn)動，各點(diǎn)的位移或加速度是不相等的車身系統(tǒng)并非剛體?，F(xiàn)代計算手段完全能夠充分考慮車身是一個高度超靜定的彈性體，可以包含車身結(jié)構(gòu)彈性對載荷的影響，并計算各構(gòu)件所受的載荷第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2030（二）隨機(jī)載荷——疲勞載荷實(shí)際汽車在不平道路上行駛時所經(jīng)受的外載荷，都帶有隨機(jī)性質(zhì)車身承受懸架傳來的路面隨機(jī)載荷時間域：載荷-時間歷程或時域負(fù)荷頻率域：功率譜（密度）隨機(jī)載荷引起構(gòu)件反復(fù)交變的應(yīng)力應(yīng)力幅值不大，一般不超過彈性極限會導(dǎo)致汽車結(jié)構(gòu)疲勞損壞，故又稱疲勞載荷第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2031（二）隨機(jī)載荷——疲勞載荷疲勞載荷大小及其特性與路面情況、以及汽車的使用情況和結(jié)構(gòu)參數(shù)等因素有密切關(guān)系路面情況：不平度及其空間頻率分布汽車的使用情況：車速、工況（加速、制動、轉(zhuǎn)彎）、貨物裝載量結(jié)構(gòu)參數(shù)：軸距、輪距、軸荷分配、質(zhì)心高度等第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2032（二）隨機(jī)載荷——疲勞載荷對隨機(jī)載荷只能進(jìn)行統(tǒng)計的描述道路試驗方法：汽車在典型路面上進(jìn)行短距離實(shí)測，然后用統(tǒng)計學(xué)原理對測得的車身支承處的響應(yīng)進(jìn)行整理和推斷，編制成載荷譜數(shù)字分析方法：通過積累的路面不平度的測量統(tǒng)計資料（路面功率譜密度）和反映結(jié)構(gòu)參數(shù)的系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)，求得懸架支承點(diǎn)輸出功率譜和均方值；并作為車身的輸入，從而求出車身構(gòu)件的載荷?；蛘呃枚囿w動力學(xué)仿真來計算第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2033（三）標(biāo)準(zhǔn)載荷——G載荷設(shè)計載荷的制定涉及產(chǎn)品競爭各公司根據(jù)各地使用條件制定了各自的標(biāo)準(zhǔn)載荷，對全裝備車身結(jié)構(gòu)上的懸架支承處施加約束，完成標(biāo)準(zhǔn)工況的載荷分析，模擬車身的變形，得出車身載荷的分布和高應(yīng)力區(qū)一些汽車公司對歐洲地區(qū)承載式車身采用三種標(biāo)準(zhǔn)G載荷工況第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2034（三）標(biāo)準(zhǔn)載荷——G載荷用途：一般用于已建立車身拓?fù)淠Ｐ秃蛶缀螀?shù)模型的車身設(shè)計階段，通過計算可得指導(dǎo)性的應(yīng)力信息檢查在G載荷作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度時，取許用應(yīng)力為材料的屈服極限應(yīng)力分布圖初步提供了可能影響壽命的潛在的高危區(qū)域信息第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2035（三）標(biāo)準(zhǔn)載荷——G載荷標(biāo)準(zhǔn)載荷分析的主要缺點(diǎn)主要用于車身拓?fù)淠Ｐ秃秃唵螏缀螀?shù)模型的車身設(shè)計階段不能預(yù)測疲勞壽命難以獲得準(zhǔn)確的時域負(fù)荷。在車身設(shè)計早期階段，詳細(xì)結(jié)構(gòu)模型尚未建立，不能實(shí)測或仿真得到用于疲勞分析的車身支承處的載荷/時間歷程車身模型不夠詳細(xì)，影響疲勞壽命計算準(zhǔn)確性不能真實(shí)地反映車身實(shí)際載荷狀況第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2036（四）作用于車身的非破壞性作用力除懸架傳來的作用力外，還有非破壞性作用力輕微沖撞力（外部、車門、貨物等）發(fā)動機(jī)和傳動系傳來的力牽引力和拖拽力千斤頂和懸吊作用力安全帶固定點(diǎn)的作用力、氣囊爆起的作用力等車身結(jié)構(gòu)設(shè)計時要考慮在這些作用力下相關(guān)部位的強(qiáng)度和剛度第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2037（五）碰撞載荷汽車的碰撞形式分為正面碰撞、側(cè)面碰撞、后面碰撞和滾翻車身承受的載荷：與碰撞形式、車身結(jié)構(gòu)形式、車速、質(zhì)量、加速度、被撞物體質(zhì)量和速度等有關(guān)在碰撞載荷作用下，結(jié)構(gòu)將發(fā)生大變形，甚至破壞、失效結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)著重考慮車身各部位的變形（剛度分配）和載荷流動，確保碰撞后結(jié)構(gòu)：吸收能量緩沖撞擊保護(hù)乘員避免關(guān)鍵功能失效（如車門無法打開）避免危險情況發(fā)生（如燃油漏泄）第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2038例：正常行駛時各種載荷作用結(jié)果第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2039例：正常行駛時各種載荷作用結(jié)果第一節(jié)作用在車身系統(tǒng)上的載荷一、車身結(jié)構(gòu)承載型式二、作用在車身、車架上的載荷2023/7/2040車身結(jié)構(gòu)型式隨總體布置形式的不同而大不一樣，如發(fā)動機(jī)前置還是后置前輪驅(qū)動還是后輪驅(qū)動懸架、轉(zhuǎn)向器、發(fā)動機(jī)的支承方式等第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2041白車身結(jié)構(gòu)由構(gòu)件及其接頭和板殼零件共同組成是承受載荷和傳遞載荷的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計決定了載荷路徑構(gòu)件一般鋼結(jié)構(gòu)車身，其構(gòu)件是由成形鋼板制件焊接組合的，截面為閉口或開口的薄壁桿件，在車身中起支承和加強(qiáng)的作用第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵弧④嚿斫Y(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2042車身下部（底架總成）前、后縱梁底架各橫梁地板及其兩側(cè)邊梁與側(cè)圍外板組成的門檻地板中間通道前圍板、后隔板懸架支座及輪罩（擋泥板）等第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求Audi

A82023/7/2043車身上部側(cè)圍的A、B、C柱頂蓋及其邊梁風(fēng)窗上、下橫梁等第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2044轎車車身分成前車身，中、后部第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2045前部車身車身前部敞開部分承受比較大的集中力，如動力總成、散熱器、車前板制件的重力和前懸架支承力等，這些力主要由底架的前縱梁支承，并傳至整個車身前部結(jié)構(gòu)受到高速撞擊時車頭首當(dāng)其沖，車身設(shè)計必須使其能有效地吸收沖擊能量第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2046前部車身前車身的導(dǎo)風(fēng)板及散熱器框架等板殼零件也是車身結(jié)構(gòu)的承力構(gòu)件前圍板前應(yīng)具有可將外部空氣導(dǎo)入車室內(nèi)的通風(fēng)口，并阻止發(fā)動機(jī)噪聲透過前圍板傳入車室；還要在散熱器框架周圍安裝前大燈、散熱器和空氣冷凝器等第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2047車身中段乘坐室部分主要承受分散在地板上的重力例如：車身裝備和乘員的重力，懸掛在門柱上的車門重力等第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2048車身后部行李箱承受油箱、備胎和行李等重力后縱梁承受后懸架支承力第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2049構(gòu)件布置設(shè)計時，要注意車室與前部敞開部分相連接區(qū)域剛度的加強(qiáng)縱梁到門檻的扭矩盒前鉸鏈柱上端前指梁斜梁或接頭圓角的設(shè)計第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2050為避免大的力流集中由前縱梁通向乘坐室，結(jié)構(gòu)件的布置應(yīng)使通過前縱梁的力流分散地過渡到前圍板區(qū)域及地板和門檻第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求由前縱梁上部平面懸架支座附近，向后下方分叉斜伸出兩根短梁，通到地板中間通道橫梁和A柱的鉸鏈柱段2023/7/2051地板橫梁對底架總成的中部起支撐作用該橫梁布置位置往往取決于座椅的布置，主要用于加強(qiáng)左右門檻之間的聯(lián)系，固定座椅和加強(qiáng)地板剛度，并承受側(cè)向碰撞力第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2052地板的中間通道有利于提高地板的抗彎能力便于地板下傳動軸和排氣管等的布置第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2053乘坐室上部的框架結(jié)構(gòu)由側(cè)圍總成、前/后風(fēng)窗框、前圍板/后隔板及車頂梁構(gòu)成，并焊裝上頂蓋側(cè)圍在車身整體彎曲剛性中起重要作用第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2054前圍板、后隔板分別與前、后風(fēng)窗框相連，具有很高的車身橫向抗剪剛度階背式車身，其后隔板是由上部后風(fēng)窗隔板和后座椅支承板組成，用于承受車身扭轉(zhuǎn)時的剪力斜背式或快背式，在扭轉(zhuǎn)時的剪力則主要由后部的框架來承受第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2055地板總成后部零件承擔(dān)后懸架傳來的力，這些力主要由后縱梁和后地板分擔(dān)后縱梁與乘坐室的連接，原則上與前縱梁相同，將載荷分流第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2056車身結(jié)構(gòu)構(gòu)件布置應(yīng)使車身構(gòu)成一個連續(xù)完整的受力系統(tǒng)與合理的載荷路徑結(jié)構(gòu)中的載荷路徑合理與否，可以通過應(yīng)變能的計算進(jìn)行考察第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2057車身結(jié)構(gòu)的布置設(shè)計是車身概念設(shè)計中要首先完成的工作車身拓?fù)淠Ｐ蛙嚿斫Y(jié)構(gòu)中，梁、柱等承載件的空間布置型式第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2058構(gòu)造車身結(jié)構(gòu)草圖白車身結(jié)構(gòu)布置空間受車輛總體外形和內(nèi)部布置要求的約束在這內(nèi)、外之間的結(jié)構(gòu)布置空間中，由高水平有經(jīng)驗的工程師構(gòu)造車身結(jié)構(gòu)草圖第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2059建立結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ?，進(jìn)行載荷計算研究結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ?，定義初始的幾何尺寸參數(shù)拓?fù)淠Ｐ褪茄芯繕?gòu)件幾何參數(shù)（如構(gòu)件截面、接頭參數(shù)和板料厚度等）的基礎(chǔ)構(gòu)件的布置是否合理，可以通過簡化模型的載荷計算分析進(jìn)行判斷，這是結(jié)構(gòu)概念設(shè)計階段極其重要和復(fù)雜的工作設(shè)計師應(yīng)該研究如何發(fā)揮材料的作用，哪些地方需要材料，而哪些地方不需要材料，以便得到最佳的車身拓?fù)淠Ｐ偷诙?jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2060結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷膬?yōu)化根據(jù)載荷（如G載荷）計算，綜合考慮材料、制造等因素，對結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ瓦M(jìn)行優(yōu)化優(yōu)化后的拓?fù)鋷缀畏桨篙斎隒AD系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，才能開始后續(xù)的車身結(jié)構(gòu)開發(fā)研制工作車身結(jié)構(gòu)性能的研究制造加工方法成本、重量的研究和優(yōu)化第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2061結(jié)構(gòu)在載荷作用下發(fā)生變形，于是各部分將儲藏一定的應(yīng)變能結(jié)構(gòu)的構(gòu)件儲藏應(yīng)變能的多少是衡量它承擔(dān)載荷多少的標(biāo)志，可以用比應(yīng)變能（應(yīng)變能/質(zhì)量—又稱應(yīng)變能密度）來表示第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2062原則：總應(yīng)變能小，說明車身剛度足夠大，或材料沒有充分利用可以將比應(yīng)變能小的構(gòu)件取消或減薄板厚，以便減輕重量應(yīng)變能大的區(qū)域是高負(fù)荷區(qū)，一般這里變形也較大，對車身剛度影響較大，要考慮是否需要加強(qiáng)為最大限度地發(fā)揮材料的效用，應(yīng)該盡可能使材料在結(jié)構(gòu)中的分布與各處的應(yīng)變能成比例，使比應(yīng)變能均勻化第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2063第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求車身（半個）結(jié)構(gòu)應(yīng)變能計算2023/7/2064為了減輕汽車碰撞事故對人類社會造成的危害，各汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家先后制訂了相應(yīng)的碰撞安全法規(guī)規(guī)定了車輛對車內(nèi)乘員和路上行人的碰撞保護(hù)性能要求包括正碰撞、側(cè)碰撞和后碰撞等現(xiàn)在內(nèi)容不斷增加，也更加嚴(yán)格，如固定柱碰撞、翻滾、高空跌落、頂蓋碰撞等的法規(guī)要求第二節(jié)

車身結(jié)構(gòu)的拓?fù)淠Ｐ鸵?、車身結(jié)構(gòu)二、車身結(jié)構(gòu)拓?fù)淠Ｐ偷慕⑷?、?yīng)變能分析四、碰撞安全性對車身結(jié)構(gòu)的要求2023/7/2065在車身概念設(shè)計初期階段，車身可以被簡化為一個空間框架結(jié)構(gòu)，用有限元法求得結(jié)構(gòu)在外載荷作用下各個構(gòu)件的內(nèi)力有限元模型是用梁單元來模擬梁、柱的簡化模型第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2066第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2067第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求可見，在桿長一定的情況下，梁單元的剛度主要決定于梁的材料和截面性質(zhì)2023/7/2068實(shí)例-車身框架結(jié)構(gòu)應(yīng)力計算用一個簡化的框架結(jié)構(gòu)表示車身結(jié)構(gòu)（對稱結(jié)構(gòu)）第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2069實(shí)例-車身框架結(jié)構(gòu)應(yīng)力計算工況1-載荷完全對稱于車身的縱軸車身框架是個近似平面彎曲問題，每個構(gòu)件節(jié)點(diǎn)只有三個自由度，即平面內(nèi)的兩個線位移和一個轉(zhuǎn)角，相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)力為軸向力、剪力和平面內(nèi)的彎矩第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2070實(shí)例-車身框架結(jié)構(gòu)應(yīng)力計算工況2-框架結(jié)構(gòu)承受扭轉(zhuǎn)工況結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)反對稱變形車身框架是個空間扭轉(zhuǎn)問題，每個構(gòu)件節(jié)點(diǎn)有六個節(jié)點(diǎn)位移分量和相應(yīng)的六個節(jié)點(diǎn)力分量第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2071車身桿件大多是由薄板成型件組成的桿件截面可分為開口和閉口兩類截面形狀和尺寸對其截面特性有很大影響由剛度矩陣中的系數(shù)可見，與結(jié)構(gòu)剛度有關(guān)的參數(shù)除了材料性質(zhì)（E、G）以外，主要是截面特性參數(shù)面積A彎曲慣性矩I扭轉(zhuǎn)慣性矩J第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2072復(fù)雜截面的特性計算公式第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求為了計算截面特性首先要劃分區(qū)段（長l、厚度t），用截面中的區(qū)段連接點(diǎn)（圖中節(jié)點(diǎn)）的坐標(biāo)值定義截面形狀，按公式計算2023/7/2073復(fù)雜截面的特性計算公式第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2074例：截面特性比較上表中材料截面面積A相等，而形狀不同Iy和Wy分別表示對主慣性軸y的抗彎慣性矩和抗彎斷面系數(shù)，Wk為抗扭斷面系數(shù)結(jié)論：在材料面積A和壁厚t保持不變的情況下，閉口截面的抗彎性能稍次于開口截面，但閉口截面的扭轉(zhuǎn)慣性矩要比開口截面大多了第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2075截面特性對于薄板所圍成的閉口截面，中線周長一定，材料厚度一定，抗扭慣性矩與A平方成正比；而截面形狀對力學(xué)特性無獨(dú)立意義，所圍面積大小則很重要圓形截面對抗扭最有利矩形截面中，正方形抗扭能力最高，當(dāng)矩形兩邊之比h/b＞2時，扭轉(zhuǎn)慣性矩明顯下降設(shè)計截面時還需要考慮構(gòu)成截面的其他因素，如結(jié)構(gòu)功能、配合關(guān)系以及制造工藝等等第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2076截面特性例：第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2077截面特性例：第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2078例-某車側(cè)面主要截面位置及部分截面特性計算結(jié)果第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2079車身結(jié)構(gòu)中2個以上承載構(gòu)件相互交叉連接的部位稱為節(jié)點(diǎn)（或接頭）a)A柱至頂蓋梁，b)B柱至頂蓋梁，

c)B柱到門檻，d)前鉸鏈柱到門檻，e)A柱到前鉸鏈柱和短梁，f)C柱到頂蓋，g)門檻到后縱梁，h)上散熱器支架到短梁各分支長度，是從接頭中心（黑點(diǎn)所示）到構(gòu)件截割面沿橫截面中心線度量截割面視為剛性平面，用于約束和加載第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20801．研究接頭的意義白車身結(jié)構(gòu)總成是由承載構(gòu)件、接頭和板殼焊接組成構(gòu)件的截面性質(zhì)，接頭的剛度和板殼的形狀和板厚都影響車身的剛度，而且在很大程度上接頭決定整個車身的性能研究表明，將接頭視為剛性的計算結(jié)果使整車剛度提高50%以上，可見接頭的柔性是不可忽略的第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20811．研究接頭的意義研究接頭的意義在于：指導(dǎo)接頭設(shè)計。提出接頭的設(shè)計目標(biāo)，以及如何設(shè)計研究在車身簡化模型中如何模擬接頭第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20822．接頭力學(xué)特性接頭的特性由設(shè)計參數(shù)表征設(shè)計參數(shù)選擇要考慮其用意，不同的設(shè)計參數(shù)用于不同的研究方面和應(yīng)用方面設(shè)計參數(shù)太多會加重后續(xù)的迭代計算量和不同方案的比較工作量設(shè)計參數(shù)必須能體現(xiàn)與設(shè)計變量的聯(lián)系，且對車身性能影響明顯如輪廓尺寸：腿長、角度、截面尺寸等內(nèi)部結(jié)構(gòu)：焊點(diǎn)布局、零件數(shù)、內(nèi)加強(qiáng)板的布置和設(shè)計，圓角半徑等第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2083考慮了上述諸多方面，選擇了物理意義明確的接頭剛度作為設(shè)計參數(shù)。包括接頭各腿的扭轉(zhuǎn)剛度（TOR）內(nèi)/外剛度（I/O）前/后剛度（F/A）或上/下剛度（U/D）第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2084“內(nèi)/外”、“前/后”是指各接頭分支端面中心相對車身橫向和縱向的方向，具體方向決定于每個接頭局部坐標(biāo)系的選取分支的扭轉(zhuǎn)方向始終正交于分支的截面，繞其形心軸扭轉(zhuǎn)的方向A柱分支端面對頂蓋接頭繞y軸的方向相當(dāng)于前/后方向（或上/下方向）繞z軸的方向相當(dāng)于內(nèi)/外方向這三個設(shè)計參數(shù)影響車身整體剛度，例如內(nèi)/外剛度值對白車身結(jié)構(gòu)的總體扭轉(zhuǎn)剛度影響較大第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20853．接頭剛度的模擬計算1）接頭計算模型接頭模型可分為詳細(xì)接頭模型和簡化接頭模型第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20863．接頭剛度的模擬計算詳細(xì)接頭模型主要采用板單元模擬一般從用于NVH分析的詳細(xì)車身結(jié)構(gòu)模型中抽取，用于接頭參數(shù)化和引導(dǎo)設(shè)計缺點(diǎn)：這種抽取局部模型方法比較方便，但其計算結(jié)果誤差較大。因為從用于NVH分析的詳細(xì)車身結(jié)構(gòu)模型中抽取的詳細(xì)接頭模型仍不夠細(xì)致可以建立更細(xì)化的接頭模型也采用板單元，網(wǎng)格更密、更復(fù)雜更逼真地模擬幾何形狀，能更好地參數(shù)化除了專門研究接頭細(xì)節(jié)對接頭性能的影響，一般很少用這種模型第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20873．接頭剛度的模擬計算簡化接頭模型將詳細(xì)接頭模型簡化成由梁單元和彈簧元模擬用于車身概念設(shè)計時將構(gòu)件用梁單元模擬的簡化車身模型優(yōu)點(diǎn)：參數(shù)少、模型簡單、便于更改，適合用于車身設(shè)計初期的整車系統(tǒng)分析缺點(diǎn)：簡化技術(shù)比較復(fù)雜第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20883．接頭剛度的模擬計算簡化接頭模型例：第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求圖中c是腿1的剛度計算模型；其中e近似代表三支腿（梁單元）形心軸線的交點(diǎn)，約束腿2、3端的全部自由度，在腿1端加單位扭矩來定義剛度2023/7/20893．接頭剛度的模擬計算簡化接頭模型也可用超單元來描述接頭力學(xué)特性。因為超單元可縮減接頭詳細(xì)模型的自由度數(shù)，便于計算超單元是將系統(tǒng)或子結(jié)構(gòu)的自由度分為主自由度和副自由度，副自由度依附于主自由度而被消去，通常稱為Guyan減縮。這樣可以簡化有限元模型而性質(zhì)基本不變第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20903．接頭剛度的模擬計算簡化接頭模型接頭子結(jié)構(gòu)詳細(xì)有限元模型a），其剛度方程可以寫成式中，Dm為主自由度，將各腿端面的形心看成主節(jié)點(diǎn)，有6個主自由度；Ds為副自由度，接頭的其它所有內(nèi)部節(jié)點(diǎn)自由度都是副自由度；Fm為作用在主節(jié)點(diǎn)上的力；Fs為作用在副節(jié)點(diǎn)上的力，在此為零第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20913．接頭剛度的模擬計算簡化接頭模型接頭的剛度矩陣，即減縮的剛度矩陣Km接頭有限元模型a簡化成模型b，其剛度矩陣Km是一個18×18的實(shí)剛度矩陣，就是超單元的剛度矩陣。接頭通過主節(jié)點(diǎn)1、2、3分別與相鄰梁單元聯(lián)接第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2092接頭截取從車身模型截取接頭時，要正交于構(gòu)件的軸線截割平面位置要與相鄰梁單元正常連接，并顧及實(shí)際接頭測試剛度時便于焊接在鋼板上要保持接頭完整性，包括它的加強(qiáng)板、翻邊和孔第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20933．接頭剛度的模擬計算2）接頭剛度計算①定義局部坐標(biāo)系當(dāng)建立整個接頭模型后，要定義用于加載和輸出的局部坐標(biāo)系為了計算前/后剛度、內(nèi)/外剛度和扭轉(zhuǎn)剛度，對于不同部位的接頭，分別定義局部坐標(biāo)系第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20943．接頭剛度的模擬計算2）接頭剛度計算①定義局部坐標(biāo)系例:對于A柱到頂蓋接頭的A柱（腿1），扭轉(zhuǎn)方向正交于截面（局部坐標(biāo)x方向）；前/后方向是A立柱截割面上，垂直于風(fēng)窗表面的方向（局部坐標(biāo)z方向）；I/O方向應(yīng)該是截面上風(fēng)窗表面切線的方向（局部坐標(biāo)y方向）第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20953．接頭剛度的模擬計算2）接頭剛度計算②將頂蓋側(cè)縱梁和前橫梁（腿2、3）遠(yuǎn)端的所有自由度均約束③分別在A柱截割端的前/后（或上/下）、內(nèi)/外和扭轉(zhuǎn)方向施加單位載荷，得到相應(yīng)的位移或轉(zhuǎn)角，則三個方向的接頭剛度值可求同理可求得頂蓋側(cè)縱梁和頂蓋前橫梁的剛度第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20964．接頭剛度對整體車身剛度的影響車身結(jié)構(gòu)的內(nèi)力通過接頭傳遞，在傳力的過程中接頭的變形影響整個車身結(jié)構(gòu)的變形研究表明，車身接頭剛度對整個車身剛度的影響可達(dá)50%~70%第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20974．接頭剛度對整體車身剛度的影響車身結(jié)構(gòu)的梁和柱的截面設(shè)計對接頭的剛度有很大的影響設(shè)計師在截面形狀設(shè)計時，應(yīng)盡可能在不增加重量（材料截面積）的條件下，提高截面性質(zhì)第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2098車身結(jié)構(gòu)主要由桿件、接頭和地板、頂蓋等板殼組成在簡化模型中可以用梁單元、接頭單元（由彈簧元和梁單元組成）和板殼單元模擬，建立車身有限元模型第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/2099簡化模型建模第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20100概念設(shè)計也可用基于性質(zhì)的參數(shù)化模型（PBM—PropertyBasedModels）代表車身力學(xué)特性定義了主要結(jié)構(gòu)的拓?fù)洌ú季郑┢浣Y(jié)構(gòu)部件，如接頭、梁和板殼在節(jié)點(diǎn)處連接在根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)進(jìn)行性能優(yōu)化時，不斷適時修改PBMPBM是用于優(yōu)化結(jié)構(gòu)性能和方案評估的有效工具第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20101基于性質(zhì)的參數(shù)化模型（PBM）在PBM有限元模型中分別用梁單元、代表接頭的超單元和代表地板等的板殼單元的力學(xué)特性表示梁的彎曲剛度用EIy和EIz（主慣性矩乘以材料的楊氏模量）描述，扭轉(zhuǎn)剛度用GJ（即極慣性矩乘以材料的剪切模量）描述接頭剛度可按梁單元和彈簧元組合表示，也可用超單元（剛度矩陣Km）描述板殼單元用板厚和材料的彈性模量來描述第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20102PBM模型單元參數(shù)的確定通過分析和根據(jù)專家經(jīng)驗，考慮設(shè)計、制造等，使其初步滿足基本的的車身設(shè)計要求第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20103例：第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20104參數(shù)化建模（幾何、FE）文件的參數(shù)化幾何模型生成，模型參數(shù)選擇，可變精細(xì)度自頂向下（Top-down）的方法，逐步細(xì)化自動生成用于不同分析類型（NVH、碰撞等）的FE模型總體布置、造型變更后，模型的自動更新經(jīng)CAE驗證后的數(shù)據(jù)能夠無損地轉(zhuǎn)換為CAD格式第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20105參數(shù)化建模（幾何、FE）結(jié)構(gòu)件的分類第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20106參數(shù)化建模（幾何、FE）典型結(jié)構(gòu)件庫智能連接模型信息的維護(hù)和存儲——數(shù)據(jù)庫第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20107參數(shù)化建模（幾何、FE）模型數(shù)據(jù)庫第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20108參數(shù)化建模（幾何、FE）模型數(shù)據(jù)庫第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20109參數(shù)化建模（幾何、FE）CAE向CAD數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換無損保持參數(shù)化信息第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20110參數(shù)化建模（幾何、FE）基本技術(shù)—構(gòu)造基本拓?fù)淠Ｐ偷谌?jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20111參數(shù)化建模（幾何、FE）基本技術(shù)—斷面表達(dá)第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20112參數(shù)化建模（幾何、FE）基本技術(shù)—接頭及連接結(jié)構(gòu)第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的截面性質(zhì)三、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)件節(jié)點(diǎn)（接頭）的性質(zhì)四、車身參數(shù)化模型五、車身詳細(xì)模型六、設(shè)計各階段對模型的要求2023/7/20113參數(shù)化建模（幾何、FE）基本技術(shù)—全裝備車身第三節(jié)車身結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性和力學(xué)模型一、車身結(jié)構(gòu)內(nèi)力二、車身結(jié)構(gòu)中構(gòu)