低速电动车白车身强度分析与优化设计

孙于胤，周玉军，李喜全

（隆鑫通用动力股份有限公司，重庆400052）

低速电动车白车身强度分析与优化设计

孙于胤，周玉军，李喜全

（隆鑫通用动力股份有限公司，重庆400052）

运用多体动力学软件针对该车制定的工况进行计算，求得边界载荷，采用惯性释放的方法进行强度分析，针对分析结果对某些零部件壁厚进行优化，对优化后的白车身进行了强度效核。结果表明优化后的白车身满足强度要求，达到减重、降低成本的目的。

多体动力学；惯性释放；白车身；强度分析；优化设计

低速电动车的承载式白车身是连接前/后悬挂、副车架、蓄电池及电动机等零部件的关键结构部件，由于其特殊的结构特性及用途，其分析工况与传统汽车具有一定差异性。在运用有限元分析方法评价其结构强度中，能确定与实际使用工况对应的边界载荷，可以更好地制定合理的优化方案[1]。

1 白车身有限元模型

白车身主要是采用冷轧薄钢冲压成型[2]，通过点焊组合而成。白车身有限元模型由抽中面后的壳体结构和点焊单元组成（见图1）.

图1 白车身有限元模型

该模型Quad4单元399 303个，Tria3单元22 037个，壳单元总和421 340个，点焊单元2 283个。

2 分析工况

由于白车身在道路上所受到的激励主要来自簧下质量的反馈，常见的市区道路主要有颠簸路、减速带、起伏路等[3]，经过综合分析后，确定了表1所列的整车行驶工况。

表1 车辆使用工况

根据行驶工况，经过多体动力学软件计算后得到边界载荷，如图2所示。

图2 边界载荷

3 白车身强度分析

从图3分析结果可看出，不同工况白车身结构应力集中部位不一，如下表2所列。

图3 白车身强度分析结果

表2 白车身分析结果统计

在弯曲、制动、转弯正常工况下，白车身结构安全系数较高，可进行优化设计。

4 应变测试

针对白车身原结构强度分析结果，采用应变测试的方法，对应力集中点（见图4）进行贴应变片进行验证，如图5所示。

图4 应力集中点位

图5 试车场环境

经过对比分析，测试数据与强度分析结果吻合度较好（见图6），证明了CAE分析方法的正确性。

图6 测试数据

5 优化方案

根据白车身在各工况下的结构属性[4]，减重优化方案如表3所列。

表3 零部件减重明细表

白车身原状态重量为144 kg，优化后重量为135 kg，重量降低了9kg，降幅6.3%.

6 优化方案强度效核

针对优化后的白车身方案进行强度效核，结果如图7所示。

图7 白车身优化方案强度分析结果

从强度效核结果（见表4）可以看出，优化后白车身结构满足使用要求。

表4 白车身优化方案分析结果统计

7 结束语

通过多体动力学软件对制定的道路工况进行模拟，计算出边界载荷。采用惯性释放的方法对原状态白车身进行强度分析，结果表明原状态白车身结构安全系数较高，具有一定的优化空间。与此同时为了验证原状态白车身强度分析结果进行了应变测试，结果表明测试数据与强度分析结果吻合度较好，证明了CAE分析方法的正确性。最后对优化后白车身进行了强度效核，保证了优化方案满足使用要求。最终达到了减重、降低成本的目的。

[1]卢丽平，张 雷，武照云.某轿车白车身强度分析[J].农业装备与车辆工程，2010（7）:53-56.

[2]赵婷婷.基于有限元的微型货车白车身强度性能的分析与优化[D].上海：上海交通大学，2011.

[3]徐 龙.基于极限工况载荷的车身静态强度分析及优化设计[D].长沙：湖南大学，2011.

[4]谢 然.多目标优化方法在车身结构轻量化设计中的应用研究 [D].广州：华南理工大学，2010.

Analysis and Optimization of white Body Strength of Low Speed Electric Vehicle

SUN Yu-yin，ZHOU Yu-jun，LI Xi-quan
（Loncin Co.，Ltd.，Chongqing 400052，China）

Aiming at the car making conditions is calculated by using the multi-body dynamics software，obtained by using the method of boundary load，inertia release strength analysis，based on the results of the analysis on certain parts of the body wall thickness was optimized，white optimized strength.The results show that the optimized BIW meets the strength requirements and achieves the purpose of weight reduction and cost reduction.

multibody dynamics；inertia release；white body；strength analysis；optimization design

U469.72

A

1672-545X（2017）10-0120-03

2017-07-16

孙于胤（1984-），男，重庆人，工程硕士，工程师，研究方向：轻量化设计。